VIRTUALIZACE POČÍTAČE — HISTORIE A VÝVOJ Název školy
Obchodní akademie, Vyšší odborná škola a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Uherské Hradiště
Název DUMu
Virtualizace počítače — historie a vývoj
Autor Datum
Martin Šimůnek 3. 10. 2013
Stupeň a typ vzdělávání Odvětví / Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematická oblast Druh učebního materiálu Cílová skupina Anotace a popis způsobu použití ve výuce
Střední odborné vzdělávání -- dle RVP.cz -Informační technologie Hardware a virtualizace Výukový materiál Žák, 15 – 19 let Výukový materiál určen k frontální prezentaci učitelem, případně jako materiál pro samostudium.
Vybavení, pomůcky Klíčová slova
-
Číslo projektu Název šablony
CZ.1.07/1.5.00/34.0534 III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
ZLÍNSKÝ KRAJ
ÚVOD V předchozích materiálech jsme se seznámili s principy virtualizace počítače. Nyní si ukážeme, jakým vývojem virtualizace prošla a kde jsou její kořeny.
ZOPAKUJTE SI — CO JE VIRTUALIZACE? V čem vlastně spočívá virtualizace? • Jaké činnosti musí vykonávat virtualizační nástroj? • Kde je uložen stav virtuálního stroje?
Jaké typy virtualizačních nástrojů znáte? • Co je to hypervizor? • Jaké požadavky jsou kladeny na nástroje pro serverovou nebo desktopovou virtualizaci?
Odpovědi najdete v předchozích materiálech!
OD STROJOVÉHO KÓDU K VIRTUALIZACI (1) 0. a 1. generace počítačů • • • •
Programátor přímo ovládá HW. Běží jen jeden proces. Programátor zapisuje strojové instrukce procesoru. Problém: při změně počítače musím programy psát znovu
Operační systémy (2. a vyšší generace) • Aplikační programátor má ovládání HW usnadněno tím, že OS nabízí funkce pro ovládání vstupně výstupních zařízení. • Později aplikace využívá pouze API operačního systému. • Výhoda: pokud mám stejný operační systém, aplikace se nemusí měnit při přechodu na nový HW. • Problém: aplikace je závislá na daném operačním systému.
OD STROJOVÉHO KÓDU K VIRTUALIZACI (1 - SCHÉMA) PŘÍMÝ PŘÍSTUP APLIKACÍ K HW
OPERAČNÍ SYSTÉM ODSTRANIL ZÁVISLOST APLIKACÍ NA HW
OD STROJOVÉHO KÓDU K VIRTUALIZACI (2) Virtuální paměť (3. a vyšší generace) • S příchodem multitaskingu se objevuje nutnost oddělit procesy a zajistit, aby se procesy pokud možno neovlivňovaly. • Výhoda: virtualizace paměti a dalších prostředků umožňuje odstranit závislost mezi procesy. • Problém: pokud některý proces poškodí stabilitu celého operačního systému, vzniklé problémy stále ovlivní všechny procesy.
Na více platforem! (Java, 90. léta 20. století) • V 90. letech nastal významný rozmach Internetu a objevila se snaha odstranit závislost aplikace na operačním systému. Internetové aplikace měly jít spustit na všech operačních systémech. • Java a Java Virtual Machine byly vlastně prvními vlaštovkami klasické virtualizace počítače. • Bytecode Javy je vlastně strojový kód fiktivního virtuálního stroje. • Výhoda: program v Javě může běžet na libovolném počítači. • Problém: virtualizace (byť omezená na jednoduchý fiktivní HW) byla pro počítače 90. let příliš velký oříšek.
OD STROJOVÉHO KÓDU K VIRTUALIZACI (3) Opravdová virtualizace počítače (začátek 21. století) • Počítače počátku 21. století už byly dost výkonné na to, aby mohly simulovat činnost skutečného počítače PC. • Výhoda: na virtuálním stroji . • Problém: běh virtuálního stroje je stále ještě mnohem pomalejší než běh skutečného počítače, instrukce se musí softwarově .
HW podpora virtualizace a hypervizory • V roce 2006 se začaly objevovat procesory, které obsahovaly instrukce pro podporu virtualizace. Instrukce virtuálního počítače se tedy mohou provádět přímo v procesoru skutečného počítače. • Tím byl umožněn rozvoj hypervizorů, vlastně minimalistických operačních systémů, které umožňují pouze vytvořit a spustit virtuální počítače. • Výhoda: prakticky veškerý výkon fyzického počítače je věnován pouze virtuálním strojům. • Problém: tímto způsobem můžeme spouštět pouze virtuální stroje se stejnou architekturou, na které hypervizor běží.
OD STROJOVÉHO KÓDU K VIRTUALIZACI (2, 3 - SCHÉMA) VIRTUALIZACE POČÍTAČE
HYPERVIZOR
VYHLEDEJTE A VYSVĚTLETE VÝZNAM SLOV Vyhledejte a vysvětlete význam zkratek, slov a spojení: • • • • • • • •
Java Virtual Machine (JVM) multitasking proces HW simulace procesor instrukce procesoru architektura počítače
ÚKOLY Zkuste zodpovědět následující otázky: • Co bylo primárním úkolem operačního systému v prvopočátcích? • Jak souviselo zavedení multitaskingu s počátky virtualizace? • Proč rozvoj Internetu podpořil rozvoj virtualizačních technik?
POUŽITÉ ZDROJE 1)
X86 virtualization. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2012, 19 October 2012 [cit. 2012-11-03]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/X86_virtualization
2)
BIN UZAYR, Sufyan. Virtualisation Face-off: Qemu, VirtualBox, VMware Player and Parallels Workstation. In: Http://www.linuxforu.com/ [online]. 2012, May 23, 2012 [cit. 2012-11-03]. Dostupné z: http://www.linuxforu.com/2012/05/virtualisation-faceoff-qemu-virtualboxvmware-player-parallels-workstation/
3)
CITRIX SYSTEMS, Inc. What is Xen? [online]. c2005, c2012 [cit. 2012-11-03]. Dostupné z: http://xen.org/
4)
Hyper-V. In: Microsoft TechNet [online]. IA: Microsoft Corp, c2012 [cit. 2012-11-03]. Dostupné z: http://technet.microsoft.com/en-us/windowsserver/dd448604.aspx
KLÍČ K ŘEŠENÍ: Zkuste zodpovědět následující otázky: • Co bylo primárním úkolem operačního systému v prvopočátcích? Odstranit závislost aplikace na konkrétním hardware (konkrétní grafické kartě, klávesnici, pevném disku). • Jak souviselo zavedení multitaskingu s počátky virtualizace? Při běhu více procesů bylo třeba zajistit, aby se procesy navzájem neovlivňovaly. Proto byla zavedena virtualizace paměťového prostoru. • Proč rozvoj Internetu podpořil rozvoj virtualizačních technik? Byla zde snaha, aby webové aplikace mohly běžet na libovolném počítači bez ohledu na architekturu a typ.
