Лабораторная работа №1
Тема: Знакомство с виртуальными машинами. Способы инсталляции Unix-подобных и Windows-подобных ОС на виртуальную машину.
Цель: ознакомиться с программными продуктами для виртуализации, научиться устанавливать на виртуальную машину различные ОС и получить навыки их настройки.
Теоретические сведения
Виртуализация — это изоляция вычислительных процессов и ресурсов друг от друга. Это новый виртуальный взгляд на ресурсы составных частей, не ограниченных реализацией, физической конфигурацией или географическим положением. Обычно виртуализированные ресурсы включают в себя вычислительные мощности и хранилище данных. В широком смысле, понятие виртуализации представляет собой сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется. В компьютерных технологиях под термином «виртуализация» обычно понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, которая «инкапсулирует» (скрывает в себе) собственную реализацию. Проще говоря, пользователь работает с удобным для себя представлением объекта, и для него не имеет значения, как объект устроен в действительности.
Сам термин «виртуализация» в компьютерных технологиях появился в шестидесятых годах прошлого века вместе с термином «виртуальная машина», означающим продукт виртуализации программно-аппаратной платформы.
Виды виртуализации
Понятие виртуализации условно можно разделить на две фундаментально различающиеся категории:
-
виртуализация платформ
Продуктом этого вида виртуализации являются виртуальные машины - программные абстракции, запускаемые на платформе реальных аппаратно-программных систем.
-
виртуализация ресурсов
Данный вид виртуализации преследует своей целью комбинирование или упрощение представления аппаратных ресурсов для пользователя и получение неких пользовательских абстракций оборудования, пространств имен, сетей и т.п.
В ходе выполнения лабораторной работы мы ознакомимся с виртуализацией платформ для организации гостевых ОС.
Под виртуализацией платформ понимают создание программных систем на основе существующих аппаратно-программных комплексов, зависящих или независящих от них. Система, предоставляющая аппаратные ресурсы и программное обеспечение, называется хостовой (host), а симулируемые ей системы – гостевыми (guest). Чтобы гостевые системы могли стабильно функционировать на платформе хостовой системы, необходимо, чтобы программное и аппаратное обеспечение хоста было достаточно надежным и предоставляло необходимый набор интерфейсов для доступа к его ресурсам.
Виртуальная машина (virtual machine):
— программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы (target — целевая, или гостевая платформа) и исполняющая программы для target-платформы на host-платформе (host — хост-платформа, платформа-хозяин);
— или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные системы (песочница, sandbox).
Есть несколько видов виртуализации платформ, в каждом из которых осуществляется свой подход к понятию «виртуализация».
Полная эмуляция (симуляция)
При таком виде виртуализации виртуальная машина полностью виртуализует все аппаратное обеспечение при сохранении гостевой операционной системы в неизменном виде. Такой подход позволяет эмулировать различные аппаратные архитектуры. Основной минус данного подхода заключается в том, что эмулируемое аппаратное обеспечение весьма и весьма существенно замедляет быстродействие гостевой системы, что делает работу с ней очень неудобно.
Частичная эмуляция (нативная виртуализация)
В этом случае виртуальная машина виртуализирует лишь необходимое количество аппаратного обеспечения, чтобы она могла быть запущена изолированно. Такой подход позволяет запускать гостевые операционные системы, разработанные только для той же архитектуры, что и у хоста. Таким образом, несколько экземпляров гостевых систем могут быть запущены одновременно. Этот вид виртуализации позволяет существенно увеличить быстродействие гостевых систем по сравнению с полной эмуляцией и широко используется в настоящее время. Также, в целях повышения быстродействия, в платформах виртуализации, использующих данный подход, применяется специальная «прослойка» между гостевой операционной системой и оборудованием (гипервизор), позволяющая гостевой системе напрямую обращаться к ресурсам аппаратного обеспечения. Гипервизор, называемый также «Монитор виртуальных машин» (Virtual Machine Monitor) - одно из ключевых понятий в мире виртуализации.
Примеры продуктов для нативной виртуализации: продукты VMware (Workstation, Server, Player), Microsoft Virtual PC, VirtualBox, Parallels Desktop и другие.
Частичная виртуализация, а также «виртуализация адресного пространства»
При таком подходе, виртуальная машина симулирует несколько экземпляров аппаратного окружения (но не всего), в частности, пространства адресов. Такой вид виртуализации позволяет совместно использовать ресурсы и изолировать процессы, но не позволяет разделять экземпляры гостевых операционных систем. Строго говоря, при таком виде виртуализации пользователем не создаются виртуальные машины, а происходит изоляция каких-либо процессов на уровне операционной системы.
Паравиртуализация
При применении паравиртуализации нет необходимости симулировать аппаратное обеспечение, однако, вместо этого (или в дополнение к этому), используется специальный программный интерфейс (API) для взаимодействия с гостевой операционной системой.
Виртуализация уровня операционной системы
Сутью данного вида виртуализации является виртуализация физического сервера на уровне операционной системы в целях создания нескольких защищенных виртуализованных серверов на одном физическом. Гостевая система, в данном случае, разделяет использование одного ядра хостовой операционной системы с другими гостевыми системами. Виртуальная машина представляет собой окружение для приложений, запускаемых изолированно. Данный тип виртуализации применяется при организации систем хостинга, когда в рамках одного экземпляра ядра требуется поддерживать несколько виртуальных серверов клиентов.
Виртуализация уровня приложений
Этот вид виртуализации не похож на все остальные: если в предыдущих случаях создаются виртуальные среды или виртуальные машины, использующиеся для изоляции приложений, то в данном случае само приложение помещается в контейнер с необходимыми элементами для своей работы: файлами реестра, конфигурационными файлами, пользовательскими и системными объектами. В результате получается приложение, не требующее установки на аналогичной платформе. При переносе такого приложения на другую машину и его запуске, виртуальное окружение, созданное для программы, разрешает конфликты между ней и операционной системой, а также другими приложениями. Такой способ виртуализации похож на поведение интерпретаторов различных языков программирования (недаром интерпретатор, Виртуальная Машина Java (JVM), тоже попадает в эту категорию).
Краткая справка по виртуальным машинам:
Oracle VirtualBox – кроссплатформенный свободный (GNU GPL) программный продукт виртуализации для операционных систем Microsoft Windows, Linux, FreeBSD, Mac OS X, Solaris/OpenSolaris, ReactOS, DOS и других. Поддерживаются как 32-битные, так и 64-битные версии ОС.
VMware Workstation — позволяет создавать и запускать одновременно несколько виртуальных машин (x86-архитектуры), в каждой из которых работает своя гостевая операционная система. Поддерживаются как 32-битные, так и 64-битные версии ОС.
VMware Player — бесплатный (для личного некоммерческого использования) программный продукт, предназначенный для создания (начиная с версии 3.0) и запуска готовых виртуальных машин (созданных в VMware Workstation, либо VMware Server). Бесплатное решение с ограниченным, по сравнению с VMware Workstation, функционалом.
Microsoft Virtual PC — программный пакет виртуализации для операционной системы Windows.
Ход работы
-
Установка и запуск гостевой ОС в виртуальной машине VirtualBox.
Виртуальные машины поддерживают установку как с ISO-образа, так и установочного диска ОС. Для установки используем ISO-образ операционной системы Ubuntu(Linux) ubuntu-11.10-desktop-i386.iso
1.1 Произведем настройку VirtualBox. Выберем Файл\Настройки
1.1.1 Укажем папку для виртуальных машин (по вашему усмотрению)
1.2 Приступим к созданию новой виртуальной машины. Для этого нажмем создать (CTRL+N).
1.2.1 Так как мы используем образ Ubuntu Linux, значит необходимо выбрать следующий тип ОС и версию (32bit), а также задать соответствующее имя (Любое, например, Моя Убунта):
1.2.2 Выделяем оперативную память (чем больше, тем лучше; потом можно будет изменить) в зависимости от размера оперативной памяти на хост-машине (на рисунке цветом отмечены пределы для 4GB RAM на хост-машине):
1.2.3 Далее создаем новый виртуальный загрузочный жесткий диск (если система устанавливается впервые), если у нас уже есть образ системы, то тогда выбираем существующий (вследствие чего процесс установки будет пропущен, и сразу будет загружена установленная система из образа). Мы устанавливаем впервые, значит создаем новый:
1.2.3.1 Далее выбираем тип жесткого диска в зависимости от ваших потребностей:
1.2.3.2 Настраиваем размер диска и имя
Нажимаем «Финиш».
Ждем!!!
1.2.4 Результат создания виртуальной машины для Ubuntu Linux:
1.2.5 Подключение образа оптического диска установки. Т.к. мы будем устанавливать систему из образа, то в этом случае необходимо подключить образ к созданной виртуальной машине. В том случае, если установка осуществляется с компакт-диска, то шаги по добавлению образа можно пропустить.
Для этого щелкнем свойства. Перейдем в раздел Носители и нажмем кнопку :
Выберем «выбрать образ».
Выбираем наш подготовленный ранее образ:
1.2.6 Запуск виртуальной машины. Первоначально система загружается с виртуального привода оптических дисков (в данном случае мы присоединили к нему образ оптического диска), а потом с виртуального жесткого диска. Далее нажимаем «Старт».
Изучите дальнейшую информацию, а также все остальные информационные сообщения:
1.2.7 Непосредственная установка ОС. Дожидаемся загрузки установщика Ubuntu Linux. Выбираем язык и тип установки.
-
Можно попробовать Ubuntu в качестве прямого запуска с образа диска (попробуйте самостоятельно)
-
Установить с нуля Ubuntu. (выбираем этот тип)
Т.к. мы определили виртуальный жесткий диск размером в 8GB, то ОС система согласилась с нашими действиями. Нажимаем «Продолжить».
Далее производим действия согласно скриншотам:
Нажимаем «Установить сейчас» и в процессе установки осуществляем первоначальную настроку ОС (часовой пояс, раскладку, имя пользователя и пароль(может быть любой): pass) и дожидаемся окончания установки.
Внимание! Т.к. наша система была установлена на виртуальную машину, то теперь нужно демонтировать(или удалить) наш образ диска *.iso установщика в разделе «Носители» пункт 1.2.5 или отключить первичную загрузку с оптического диска в свойствах (убрать птичку).
Внимание! Т.к. наша система была установлена на виртуальную машину, то теперь у нас есть виртуальный жесткий диск с установленной ОС Ubuntu 11.10.vdi. Теперь при создании новой виртуальной машины можно запускать систему с этого диска, при этом в пункте 1.2.3 «Создание виртуального жесткого диска» необходимо указать «Использовать существующий виртуальный диск». В этом случае на виртуальной машине загрузится ОС с данного виртуального жесткого диска (если ранее она была установлена на него).
Примечание 1! Аналогичным образом устанавливаются и другие операционные системы на виртуальную машину (включая другие ВМ, например VMware Workstation). Главное - это в пункте 1.2.1 Выбрать необходимый тип ОС (Windows, Linux и т.д.), версию (Windows XP,7,Ubuntu, Debian,32-64bit и т.д.); выделить необходимое место на жестком диске для создания виртуального жесткого диска, а также определить необходимый размер оперативной памяти.
Примечание 2! Т.к. VirtualBox является кроссплатформенным программным продуктом, то существует версия и для Linux-cистем.
-
Запуск гостевой ОС Ubuntu Linux. Для этого нажмите «Старт».
Помните! Образ *.iso необходимо было демонтировать, иначе запустится установщик, т.к. по умолчанию установлена загрузка с оптического привода.
Введите ваш пароль! В данном случае pass.
Для увеличения быстродействия выберите интерфейс Ubuntu 2D.
Добро пожаловать в ОС Ubuntu Linux. Версия 11.10 содержит по умолчанию рабочий стол Unity.
Слева содержится панель быстрого запуска приложений.
Кнопка открывает меню приложений. Ubuntu Linux «из коробки» содержит базовый набор офисных приложений, а также других необходимых приложений.
Для запуска приложения можно ввести его имя или выбрать его из списка. Например для запуска веб-браузера необходимо написать его название firefox.
Для запуска самого главного приложения в Linux – терминала необходимо написать terminal (терминал). Терминал понадобится при изучении командного интерфейса Linux.
Скачать дистрибутив Ubuntu можно здесь http://ubuntu.ru/get (http://releases.ubuntu.com/11.10/ubuntu-11.10-desktop-i386.iso.torrent)
Скачать дистрибутив Linux Mint можно здесь http://www.linuxmint.com/download.php
-
Задания к лабораторной работе.
Задание 1. Необходимо создать виртуальную машину, используя VirtualBox (VMware Workstation, Player или другое ПО на выбор). Установить и запустить гостевую ОС Linux (Дистрибутив Linux либо предложенный, либо на выбор любой другой – Linux Mint, Ubuntu, Debian…). В качестве имени пользователя использовать свою фамилию, пароль – ваше имя. Дополнительно реализовать задание по варианту. В отчет включить описание процесса установки, настройки виртуальной машины и ОС, сопровождая скриншотами.
-
Используя проводник файлов Nautilus создать в каталоге /home/имя пользователя/ папку с названием предмета, где будут содержаться отчеты по лабораторным работам. Также научиться производить основные операции над файлами, включая создание, копирование, переименование файлов и удаление. Отсортировать файлы по имени.
-
Используя проводник файлов Nautilus создать в каталоге /home/имя пользователя/ папку для хранения изображений. Также научиться производить основные операции над файлами, включая копирование, переименование файлов и удаление. Отсортировать файлы по размеру.
-
Используя проводник файлов Nautilus создать в каталоге /home/имя пользователя/ папку для хранения аудио- и видеофайлов. Также научиться производить основные операции над файлами, включая копирование, переименование файлов и удаление. Отсортировать файлы по типу.
-
Запустить веб-браузер. Составить описание его основных функций. Открыть несколько вкладок. Узнать версию браузера.
-
Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Произвести сравнительный анализ с аналогичным Microsoft Word для Windows. Создать простейший текстовый документ. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Создать простейший текстовый документ, содержащий таблицы. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Создать простейший текстовый документ и экспортировать его в PDF. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Создать простейший текстовый документ и экспортировать его в html. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить табличный процессор LibreOffice Calc. Составить простейший документ и экспортировать в PDF. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить табличный процессор LibreOffice Calc. Составить простейший документ, содержащий формулы и математические функции. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить табличный процессор LibreOffice Calc. Составить простейший документ, содержащий графики и диаграммы. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
-
Изучить средство для создания презентаций LibreOffice Impress. Составить простейшую презентацию. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
Задание 2. Необходимо создать виртуальную машину, используя VirtualBox (VMware Workstation, Player или другое ПО на выбор). Установить и запустить гостевую ОС Windows. В качестве имени пользователя использовать свою фамилию, пароль – ваше имя, имя компьютера – имя группы, рабочая группа – инженерный. В отчет включить описание процесса установки (только отличительные черты), настройки виртуальной машины и ОС, сопровождая скриншотами.
Контрольные вопросы
-
Что такое операционная система? Назовите основные компоненты ОС.
-
Дайте определение понятию виртуализации.
-
Какие есть виды виртуализации? Охарактеризуйте каждый вид.
-
На какие виды подразделяется виртуализация платформ?
-
Что такое гипервизор?
-
Что такое аппаратная виртуализация?
-
Что такое «виртуальная машина»? Назначение виртуальной машины.
-
Что такое хост-платформа?
-
Дайте определение гостевой ОС.
-
Дайте определение понятию песочницы («sandbox»).
-
Какие продукты для виртуализации вы знаете?
-
Можно ли запустить несколько гостевых ОС на одном хосте?
-
Какие системы относятся к Unix, а какие системы относятся к Unix-подобным?
-
Что означает GNU GPL?
-
Какие системы относятся к Windows-подобным?
-
Расскажите про файловую структуру Unix-подобных систем.
-
Расскажите про файловую структуру Windows-подобных систем.
-
Кто является создателем ядра Linux?
-
Что такое ISO-образ?
-
Что такое виртуальный жесткий диск?
|