Как создавать и использовать виртуальные машины. Введение

Аннотация: В данной лекции вводится понятие операционной системы; рассматривается эволюция развития операционных систем; описываются функции операционных систем и подходы к построению операционных систем.

Операционная система (ОС) – это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом. Вводная лекция рассказывает о предмете, изучаемом в рамках настоящего курса. Сначала мы попытаемся ответить на вопрос, что такое ОС . Затем последует анализ эволюции ОС и рассказ о возникновении основных концепций и компонентов современных ОС . В заключение будет представлена классификация ОС с точки зрения особенностей архитектуры и использования ресурсов компьютера.

Что такое операционная система

Структура вычислительной системы

Из чего состоит любая вычислительная система? Во-первых, из того, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое обеспечение: процессор , память, монитор, дисковые устройства и т.д., объединенные магистральным соединением, которое называется шиной. Некоторые сведения об архитектуре компьютера имеются в приложении 1 к настоящей лекции.

Во-вторых, вычислительная система состоит из программного обеспечения. Все программное обеспечение принято делить на две части: прикладное и системное. К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие бизнес-программы, игры, текстовые процессоры и т. п. Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ. Надо сказать, что деление на прикладное и системное программное обеспечение является отчасти условным и зависит от того, кто осуществляет такое деление. Так, обычный пользователь, неискушенный в программировании, может считать Microsoft Word системной программой, а, с точки зрения программиста, это – приложение. Компилятор языка Си для обычного программиста – системная программа, а для системного – прикладная. Несмотря на эту нечеткую грань, данную ситуацию можно отобразить в виде последовательности слоев (см. рис. 1.1), выделив отдельно наиболее общую часть системного программного обеспечения – операционную систему:

Рис. 1.1.

Что такое ОС

Большинство пользователей имеет опыт эксплуатации операционных систем , но тем не менее они затруднятся дать этому понятию точное определение. Давайте кратко рассмотрим основные точки зрения.

Операционная система как виртуальная машина

При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов системы, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компьютером.

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для использования прикладными программами. Например, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронного компонента – контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т. д. Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования (в современной терминологии – заниматься разработкой драйверов устройств), а должен иметь простую высокоуровневую абстракцию, скажем, представляя информационное пространство диска как набор файлов. Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора. Аналогичным образом, с помощью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные подробности организации прерываний , работы таймера, управления памятью и т. д. Более того, на современных вычислительных комплексах можно создать иллюзию неограниченного размера оперативной памяти и числа процессоров . Всем этим занимается операционная система . Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной , с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.

Операционная система как менеджер ресурсов

Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы мешанину строчек и страниц, выведенных различными программами. Операционная система предотвращает такого рода хаос за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Следовательно, операционная система , как менеджер ресурсов , осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров , памяти и других ресурсов между различными программами.

Операционная система как защитник пользователей и программ

Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нельзя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей. Нужно пресекать попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Всю эту деятельность осуществляет

Обновлено: Октябрь 2009 г.

Назначение: Windows 7

В этом разделе представлены основные сведения об использовании виртуальных машин и приведены ссылки на инструкции, посвященные выполнению конкретных задач, например использованию USB-устройств в виртуальной машине.

Для доступа к виртуальным машинам и управления ими можно использовать папку «Виртуальные машины». Эта папка связана с учетной записью пользователя Windows точно так же, как папки «Документы» и «Рисунки». В папке «Виртуальные машины» перечислены все виртуальные машины, связанные с учетной записью пользователя. Кроме того, в данной папке отображаются сведения о виртуальных машинах (например, сведения о состоянии: запущена она или находится в режиме гибернации). Ярлык папки «Виртуальные машины» расположен в группе Windows Virtual PC меню «Пуск».

Взаимодействие с виртуальной средой

Для взаимодействия с виртуальной средой необходимо выполнить вход в операционную систему на виртуальной машине и использовать рабочий стол виртуальной машины либо воспользоваться виртуальными приложениями. Дополнительные сведения о настройке виртуальных приложений см. в разделе .

Если пользователю требуется взаимодействие с операционной системой на виртуальной машине, он должен открыть виртуальную машину.

Открытие виртуальной машины

Откройте папку «Виртуальные машины». В меню Пуск выберите пункт Windows Virtual PC . Если этот пункт меню не отображается, щелкните Все программы , выберите папку Windows Virtual PC, а в ней - пункт Windows Virtual PC .

Запустите виртуальную машину. В списке файлов выберите виртуальную машину и дважды щелкните ее, либо выберите команду Открыть .

Windows Virtual PC откроет окно виртуальной машины и отобразит видеовывод виртуальной машины.

Для увеличения размера рабочего стола виртуальной машины можно воспользоваться полноэкранным режимом. Нажмите следующее сочетание клавиш: WINDOWS+СТРЕЛКА ВВЕРХ. Список дополнительных сочетаний клавиш, которые можно использовать для выполнения обычных команд в виртуальной машине, см в обновленной версии этого раздела в технической библиотеке Windows 7 (http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=157627).

В виртуальной машине можно использовать компакт-диски, DVD-диски и файлы образов (ISO-файлы). Windows Virtual PC поддерживает только образы формата ISO 9660 (стандарт, разработанный Международной организацией по стандартизации). Чтобы использовать физические носители или ISO-файлы, необходимо изменить параметры DVD-дисковода. Дополнительные сведения об изменении параметров виртуальной машины см. в разделе .

Кроме того, в виртуальных машинах можно подключать и использовать USB-устройства. Указания см. в разделе .

Управление виртуальной средой

Несмотря на то что виртуальные машины могут казаться интегрированными в Windows 7, операционным системам на виртуальных машинах и виртуальным приложениям требуется такое же управление и обслуживание, что и при запуске непосредственно на физических компьютерах. Любая операционная система на виртуальной машине является отдельным объектом, поэтому управление такими системами должно вестись отдельно. Так, чтобы воспользоваться преимуществами функциональных компонентов и средств, например центра обновления Windows и антивирусных программ, необходимо установить и запустить эти компоненты и средства в операционной системе на виртуальной машине. Функциональные компоненты и средства, запускаемые в основной операционной системе, не влияют на операционную систему на виртуальной машине.

Программа для работы с виртуальными машинами – это специальное программное обеспечение, которое создает виртуальную компьютерную систему с виртуальным же оборудованием. Этот виртуальный компьютер запускается в отдельном окне как процесс в настоящей операционной системе. Виртуальную машину можно загрузить с установочного диска (или Live CD), и операционная система «воспримет» виртуальный компьютер как настоящий. Она установится и будет работать точно так же, как на реальном физическом ПК. Чтобы загрузить такую операционную систему, достаточно открыть программу для работы с виртуальными машинами и запустить виртуальную ОС в отдельном окне прямо на рабочем столе.

Операционная система виртуальной машины хранится на виртуальном жестком диске – в многогигабайтном файле, который находится на настоящем жестком диске. Операционная система воспринимает этот файл как полноценный диск, поэтому сложностей с созданием разделов не возникает.

Виртуальные машины создают дополнительную нагрузку на реальные системные ресурсы, поэтому работают не так быстро, как операционная система, установленная на настоящий компьютер. Особые сложности это создает для современных игр, требующих мощных видеокарт и многоядерных процессоров, поэтому виртуальные машины – не лучший вариант для запуска Windows-игр в Linux или Mac OS X (разве что они старые или нетребовательные к ресурсам).

Зачем может понадобиться виртуальная машина

Виртуальные машины – не только хорошее развлечение для гиков, но и весьма полезный инструмент. Они позволяют экспериментировать с альтернативными операционными системами, не отказываясь от текущей. Это хороший вариант, например, для того чтобы попробовать Linux вообще или свежий дистрибутив в частности, не устанавливая его на свой основной компьютер и даже не загружаясь с Live CD или USB. Когда операционная система надоест, виртуальную машину можно будет просто удалить. Кроме того, виртуальная машина – хороший способ протестировать новую версию Windows. Когда выйдет пробная сборка Windows 9, можно будет избежать потенциальных проблем со стабильностью системы, установив ее в виртуальную машину.

Виртуальная машина также дает возможность использовать программное обеспечение, написанное для других операционных систем. Например, в Linux и Mac можно устанавливать программы для Windows в виртуальной машине. И даже в Windows для запуска Linux-программ можно использовать виртуальную машину, а не Cygwin или вторую операционную систему в режиме альтернативной загрузки.

Кроме того, виртуальные машины изолированы от основной операционной системы, поэтому установленные в них программы не могут навредить реальной ОС. Виртуальная машина – хорошее решение для тестирования сомнительных программ. Например, когда нам пришло мошенническое письмо якобы от Microsoft, мы запустили приложенный к нему файл в виртуальной машине, чтобы посмотреть, что он делает, и злоумышленникам не удалось навредить нашей реальной операционной системе.

В изолированной среде можно безопасно запускать и незащищенные операционные системы. Если никак нельзя обойтись без приложений, работающих только в Windows XP, можно создать для них виртуальную машину. Конечно, лучше бы Windows XP вообще не использовать, но если уж проиходится, предпочтительнее запускать ее в виртуальной машине, чем на реальном компьютере.

Программы для работы с виртуальными машинами

Существует несколько программ для работы с виртуальными машинами:

Операционная система на виртуальной машине - это операционная система, которая устанавливается и запускается на виртуальной машине. Если вы не указали расположение установочного носителя при создании виртуальной машины, то, прежде чем установить операционную систему на виртуальной машине, необходимо выполнить одно из следующих действий.

• Получить установочный носитель для операционной системы и обеспечить доступ к нему, настроив на виртуальной машине использование дисковода компакт-дисков и DVD-дисков. Инструкции см. в разделе .
• Если вы планируете выполнять установку по сети, настройте виртуальную машину для использования устаревшего сетевого адаптера, который подключается к внешней виртуальной сети. Этот тип сети обеспечивает подключение к физической сети путем перенаправления трафика на физический сетевой адаптер через внешнюю виртуальную сеть. Дополнительные сведения см. в разделе .

Правильно настроив виртуальную машину, вы сможете установить на ней операционную систему.

Откройте диспетчер Hyper-V. Нажмите кнопку Пуск , выберите компонент Администрирование , а затем Диспетчер Hyper-V .

Виртуальные машины

• Подключиться .
• Действие нажмите кнопку Подключиться .

1. В меню Действие окна «Подключение к виртуальной машине» нажмите кнопку Запустить .

   Виртуальная машина запустится, начнет поиск устройств запуска и загрузку пакета установки.

   Выполните все шаги по установке.

Hyper-V включает программный пакет для поддерживаемых операционных систем на виртуальных машинах, который улучшает интеграцию между физическим компьютером и виртуальной машиной. Этот пакет называется службами интеграции. Более новые версии поддерживаемых операционных систем Windows включают службы интеграции и не требуют их установки после установки операционной системы на виртуальной машине. Дополнительные сведения о поддерживаемых операционных системах и о тех из них, которые требуют установки служб интеграции, см. в документах по развертыванию Hyper-V в технической библиотеке Windows Server 2008 (http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkID=128037).

Подключитесь к виртуальной машине. Для этого в разделе Виртуальные машины области результатов воспользуйтесь одним из следующих методов.

• Щелкните имя виртуальной машины правой кнопкой мыши и выберите команду Подключиться .
• Выберите имя виртуальной машины. В области Действие нажмите кнопку Подключиться .

1. Откроется компонент «Подключение к виртуальной машине».

   В меню «Действие» подключения к виртуальной машине щелкните команду Вставьте установочный диск служб интеграции . Это действие загружает установочный диск в виртуальный DVD-дисковод.

   В зависимости от устанавливаемой операционной системы может потребоваться запуск установки вручную. Щелкните в любом месте окна операционной системы на виртуальной машине и перейдите к CD-дисководу. Для запуска пакета установки с компакт-диска воспользуйтесь методом, подходящим для операционной системы на виртуальной машине.

   По завершении установки все службы интеграции станут доступны для использования.

Дополнительные замечания

• По умолчанию для выполнения этой процедуры пользователь должен быть, по меньшей мере, членом локальной группы Администраторы или аналогичной группы. Однако при помощи диспетчера авторизации администратор может изменить политику авторизации так, чтобы эту процедуру могли выполнять пользователь или группа пользователей. Дополнительные сведения см. в разделе «Использование диспетчера авторизации для безопасности Hyper-V» (http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=142886).
• Использование подключения к виртуальной машине в сеансе служб удаленных рабочих столов не поддерживается, если службы интеграции не установлены.
• Службы интеграции для поддерживаемых операционных систем Linux не входят в пакет установки Hyper-V. Они распространяются через веб-сайт Microsoft Connect и называются Linux Integration Components for Microsoft Hyper-V. Дополнительные сведения см. на веб-странице