7-bob Virtualizatsiya va bulut

7.12.4. VMware Workstation yechimlari haqida umumiy ma'lumot
Ushbu bo'lim VMware'dagi muammolarni hal qilishning yuqori darajadagi tavsifini beradi
Oldingi bo'limda sanab o'tilgan qiyinchiliklarning ish stantsiyasi.
VMware Workstation 2-turdagi gipervizor bo'lib, u turli xillardan iborat
modullar. Muhim modullardan biri virtual mashinaning ko'rsatmalarini bajarish uchun mas'ul bo'lgan VMM hisoblanadi. Ikkinchi muhim modul VMX bo'lib, u
asosiy operatsion tizim bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Birinchidan, bo'lim VMM virtualizatsiya uchun yaroqsiz bo'lgan x86 arxitekturasi muammosini qanday hal qilishini ko'rib chiqadi. Keyinchalik, operatsion tizimga yo'naltirilgan va ishlab chiquvchilar tomonidan ishlatiladigan strategiyaning tavsifi beriladi
butun rivojlanish bosqichida. Shundan so'ng, virtual apparat platformasining dizayni ko'rib chiqiladi, bu barcha murakkabliklarning yarmini oladi,
turli periferik qurilmalar bilan bog'liq. Nihoyat, u ko'rib chiqiladi
xost operatsion tizimining VMware Workstation-dagi roli, xususan, VMM va VMX komponentlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir.
x86 arxitekturasini virtualizatsiya qilish
VMM joriy virtual mashinani ishga tushiradi, bu uning davom etishiga imkon beradi. VMM,
virtuallashtirilgan arxitektura uchun qurilgan, ketma-ketlikni to'g'ridan-to'g'ri bajarish uchun ushlab turish va emulyatsiya deb nomlanuvchi texnologiyadan foydalanadi.
virtual mashina ko'rsatmalari, lekin xavfsiz tarzda, apparatda. Agar bunday harakatlar imkonsiz bo'lsa, yondashuvlardan biri virtualizatsiyani belgilash edi
protsessor arxitekturasining kichik to'plami va mehmon operatsion tizimining portlashi
ushbu yangi belgilangan platformaga. Ushbu texnologiya paravirtualizatsiya deb ataladi (Barham va boshq., 2003; Whitaker va boshq., 2002) va operatsion tizimni o'zgartirishni talab qiladi.
manba kodi darajasidagi tizimlar. Aniqrog'i, paravirtualizatsiya bilan mehmon
operatsion tizim gipervisor tomonidan boshqarilmaydigan ishlarni qilmaslik uchun o'zgartiriladi. VMware-da paravirtualizatsiya mavjud edi
muvofiqlik talablari va ishga tushirish zarurati tufayli mumkin emas
manba kodi mavjud bo'lmagan operatsion tizimlar, xususan Windows.
Muqobil yondashuvni qo'llash va to'liq taqlid qilish kerak edi.
Bunday holda, to'g'ridan-to'g'ri bajarish o'rniga virtual mashinalarning ko'rsatmalari
VMM apparatda emulyatsiya qilingan. Shu bilan birga, etarli darajada erishish mumkin edi
samaradorlik. SimOS mashina simulyatori bilan oldingi tajriba (Rosenblum et
al., 1997) dinamik ikkilik kabi texnologiyalardan foydalanishni ko'rsatdi
foydalanuvchi rejimida ishlaydigan dastur sifatida ishga tushirilgan tarjima,
to'liq emulyatsiyani besh baravar sekinlashtirish bilan cheklashi mumkin. Barcha uchun
uning samaradorligi va besh marta modellashtirish uchun shubhasiz mosligi
sekinlashuv butunlay qabul qilinishi mumkin emas edi va kerakli darajada javob bera olmadi
ishlash talablari.
Ushbu muammoni hal qilish ikkita asosiy g'oyaning kombinatsiyasi edi. Birinchidan, garchi
butun x86 arxitekturasini to'g'ridan-to'g'ri bajarish texnologiyasini virtualizatsiya qilish uchun
ularning tutilishi va taqlid keyin ko'rsatmalar, ba'zi nuqtalarda har doim ham mos emas edi
qo'llash mumkin edi. Xususan, uni ijro etish paytida ishlatish mumkin edi
ko'p vaqtni tashkil etadigan dastur dasturlari
tegishli ish yuklari. Haqiqat shundaki, ko'rsatmalar sezgir
virtualizatsiya har doim ham shunday emas, faqat ma'lum sharoitlarda. Masalan, POPF yo'riqnomasi qachon virtualizatsiyaga sezgir
dasturiy ta'minot uzilishlarni bloklashi kutilmoqda (masalan, operatsion tizim ishga tushganda), lekin u virtualizatsiyaga sezgir emas; dasturiy ta'minot uzilishlarni bloklay olmasa (bu sodir bo'ladi
deyarli barcha foydalanuvchi darajasidagi ilovalarni ishga tushirganda).
Shaklda. 7.7-rasmda original VMware monitorining modulli qurilish bloklari ko'rsatilgan
VMM. Ko'rinib turibdiki, u to'g'ridan-to'g'ri bajarish quyi tizimi, ikkilik tarjima quyi tizimi va quyi tizimlardan qaysi birini aniqlaydigan qaror algoritmidan iborat.
foydalanish kerak. Ikkala quyi tizim ham bir nechta umumiy tizimlarga bog'liq
soya sahifa jadvallari orqali xotira virtualizatsiyasi kabi modullar
yoki kiritish-chiqarish qurilmalarining emulyatsiyasi.

Albatta, to'g'ridan-to'g'ri ijro etish quyi tizimidan foydalanish afzalroqdir va dinamik ikkilik tarjima quyi tizimi zaxirani ta'minlaydi.
to'g'ridan-to'g'ri bajarish mumkin bo'lmaganda mexanizm. Bunday holat, masalan, virtual mashina shunday holatda bo'lganda paydo bo'ladi
u virtualizatsiyaga sezgir (xizmat) ko'rsatma berishi mumkin. Shunday qilib
Shunday qilib, har bir quyi tizim doimiy ravishda quyi tizimlarning o'tishini (ikkilik tarjimadan to'g'ridan-to'g'ri bajarishga) yoki o'tish kerakligini (to'g'ridan-to'g'ri bajarishdan) aniqlash uchun qaror algoritmini qayta baholaydi.
ikkilik tarjimaga bajarish). Ushbu algoritm bir qator kirish parametrlariga ega,
virtual mashinaning joriy ijro halqasi, yoqish qobiliyati kabi
bu darajadagi uzilishlar va segmentlarning holati. Masalan, ikkilik tarjima
quyidagi hollarda foydalanish kerak:  virtual mashina hozirda yadro rejimida ishlamoqda (x86 arxitekturasida halqa 0);
 virtual mashina uzilishlarni o'chirib qo'yishi va kiritish-chiqarish ko'rsatmalarini berishi mumkin (x86 arxitekturasida kiritish/chiqarish imtiyozlari darajasi o'rnatilganda
halqa darajasida);
 virtual mashina hozirda hamma narsadan tashqari real rejimda ishlamoqda
bundan tashqari, BIOS eski 16-bitli bajarish rejimidan foydalanadi.
Haqiqiy yechim algoritmi bir nechta qo'shimcha shartlarni o'z ichiga oladi. Tafsilotlarni Bugnion va boshqalarda topish mumkin. (2012). Qizig'i shundaki, algoritm
xotirada saqlanadigan va bajarilishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalarga bog'liq, u faqat bir nechta virtual registrlarning qiymatiga bog'liq, shuning uchun u juda
bir necha ko'rsatmalarda samarali hisoblash mumkin. Tushunishning ikkinchi kaliti bu to'g'ri konfiguratsiya edi
apparat, ayniqsa x86 segmentini himoya qilish mexanizmidan ehtiyotkorlik bilan foydalanish, dinamik ikkilik tarjimada tizim kodini
originalga yaqin tezlikda ham bajarilishi mumkin. Bu juda boshqacha
odatda mashina simulyatorlaridan kutilgan 5x sekinlashuvdan.
Farqni dinamik ikkilik tarjima oddiy xotiraga kirish yo'riqnomasini qanday o'zgartirishini solishtirish orqali tushuntirish mumkin. Taklit qilish uchun
dasturdagi ushbu ko'rsatma klassik ikkilik tarjimonga taqlid qiladi
to'liq x86 arxitektura yo'riqnomalari to'plami, siz avvalo yoki yo'qligini tekshirishingiz kerak bo'ladi
samarali manzilni ma'lumotlar segmenti diapazoniga kiriting, so'ngra manzilni jismoniy manzilga aylantiring va nihoyat havola qilingan so'zni simulyatsiya qilinganiga ko'chiring.
ro'yxatdan o'tish. Albatta, bu barcha harakatlar keshlash orqali optimallashtirilishi mumkin
protsessor sahifa jadvali xaritasini assotsiativ tarjima buferida keshlashiga juda o'xshash tarzda. Lekin hatto bu optimallashtirish olib keladi
individual ko'rsatmalarni ko'rsatmalar ketma-ketligiga kengaytirishga. Ikkilik tarjimon dasturlarda bunday amallarni bajarmaydi. Buning o'rniga
u apparatni shunday sozlaydiki, bu oddiy ko'rsatmalar
bir xil ko'rsatmalar sifatida qayta chiqarilishi kerak. Bu faqat mumkin, chunki
VMware VMM (uning komponenti ikkilik tarjimon) oldindan mavjud
ma'lum bir virtual mashina spetsifikatsiyasi uchun sozlangan uskunalar:
 VMM boshqaruv blokining ishlashini ta'minlash uchun soya sahifa jadvallaridan foydalanadi
xotira to'g'ridan-to'g'ri ishlatilishi mumkin (taqlid qilish o'rniga);
 VMM tavsiflovchi jadvallar uchun soyali jadvallar bilan bir xil yondashuvdan foydalanadi
segmentlar (eski x86 operatsion tizimlarida 16-bit va 32-bitli dasturlarda katta rol o'ynaydi).
Albatta, bu qiyinchilik va nozikliklardan xoli emas edi. Muhim jihatlardan biri
dizayn virtualizatsiya sandboxida yaxlitlikni ta'minlash, ya'ni.
virtual mashina ichida hech qanday dastur ishlamasligini ta'minlash
(shu jumladan zararli dasturlar) VMM ga xalaqit bera olmaydi. Bu
muammo odatda dastur muvaffaqiyatsizligi izolyatsiyasi deb ataladi va agar yechim amalga oshirilsa
dasturda har bir xotiraga kirish uchun ish vaqti qo'shimchasini qo'shadi.
Bu erda ham VMware VMM boshqa, apparatga asoslangan yondashuvni qo'llaydi. U
manzil maydonini ikkita bo'lingan zonaga ajratadi. Yuqori 4 MB manzil
VMM o'z ehtiyojlari uchun joy ajratadi. Bu virtual mashinadan foydalanish uchun qolgan joyni bo'shatadi (ya'ni 4 GB
– 4 MB, agar biz 32 bitli arxitektura haqida gapiradigan bo'lsak). Keyin VMM sozlanadi
virtual mashina ko'rsatmalari (jumladan, ikkilik tarjimon tomonidan yaratilgan) bo'lmasligi uchun apparat segmentatsiyasi
manzil maydonining eng yuqori 4MB maydoniga hech qachon kirmagan.