7-bob Virtualizatsiya va bulut

7.4.1. apparat virtualizatsiyasi,
virtualizatsiyaga tayyor emas
VT texnologiyasi mavjud bo'lganda virtual mashinani yaratish maxsus masalalar
sabab bo'lmaydi, lekin u paydo bo'lishidan oldin odamlar nima qilishgan? Masalan, VMware
virtualizatsiya kengaytmalari paydo bo'lishidan ancha oldin gipervisorni amalga oshirgan
x86. Shunga qaramay, javob shundaki, dasturiy ta'minot ishlab chiquvchilari,
Bunday tizimlarni yaratgan kim, ikkilik tarjimani juda oqilona boshqargan (binary
tarjima) va himoya uzuklari kabi x86 da mavjud apparat xususiyatlari
protsessorning (himoya uzuklari). Ko'p yillar davomida x86 himoya qilishning to'rtta rejimini yoki halqasini qo'llab-quvvatladi. Ring 3
eng kam imtiyozli. U oddiy foydalanuvchi jarayonlarini boshqaradi. Imtiyozli ko'rsatmalarni bu halqada bajarib bo'lmaydi.
Ring 0 har qanday buyruqni bajarishga imkon beruvchi eng imtiyozli hisoblanadi. Oddiy sharoitlarda yadro 0 halqasida ishlaydi. Qolgan ikkita halqa ham emas
bitta joriy operatsion tizim ishlatilmaydi. Boshqacha qilib aytganda, gipervisorlar ulardan o'zlari xohlagancha foydalanishlari mumkin edi. Ko'rsatilgandek
guruch. 7.3, natijada, ko'plab virtualizatsiya echimlari gipervisorni o'z ichiga oladi
yadro rejimida (ring 0), ilovalar foydalanuvchi rejimida (ring 3), va mehmon operatsion tizimi oraliq imtiyozlar darajasiga joylashtirildi (ring 1). Natijada, yadro yuqoriroq imtiyozga ega bo'ldi
foydalanuvchi jarayonlari va xotiraga kirishga urinishlar haqida
foydalanuvchi dasturining yadrosi kirishning buzilishiga olib keldi. Shu bilan birga
mehmon operatsion tizimining imtiyozli ko'rsatmalari chaqirilganda
boshqaruvni gipervizorga o'tkazish bilan tizimning uzilishi. Gipervizor sarfladi
bir qator tekshirish tekshiruvlari va keyin mehmon operatsion tizimi nomidan ko'rsatmalar bajariladi. Mehmon operatsion tizimining yadro kodidagi xizmat ko'rsatmalariga kelsak,
gipervisor ularning keyingi mavjudligini tugatishni kafolatlaydi. Shu maqsad bilan
u kodni qayta yozadi, bir vaqtning o'zida faqat bitta bazani qayta ishlaydi
blok (asosiy blok), bu kichik to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlikdir
sakrash bilan tugaydigan ko'rsatmalar. Ta'rifga ko'ra, asosiy blokda boshqaruvni uzatishga olib keladigan sakrashlar, qo'ng'iroqlar, tuzoqlar yoki boshqa ko'rsatmalar mavjud emas, faqat oxirgi ko'rsatma bundan mustasno.
va qiladi. Asosiy blokni ishga tushirishdan oldin, gipervisor avval uni skanerdan o'tkazadi,
unda rasmiy ko'rsatmalar mavjud yoki yo'qligini aniqlash uchun (Popek tomonidan talqin qilinganidek
va Goldberg) va agar mavjud bo'lsa, ularni gipervisor protsedura chaqiruvi bilan almashtiradi, ularni qayta ishlash. Oxirgi ko'rsatmadagi sakrash ham almashtiriladi
gipervisorga yo'naltirilgan qo'ng'iroq (ta'minlash uchun
keyingi asosiy birlik uchun protseduralar). Dinamik tarjima va emulyatsiya
juda qimmatga tushadi, lekin odatda bunday emas. Eshittirish bloklari keshlangan, bu esa ularni kelajakda efirga uzatishni oldini oladi. Bundan tashqari, ko'pchilik
kod bloklari xizmat yoki imtiyozli ko'rsatmalarni o'z ichiga olmaydi va shuning uchun
odatiy tarzda amalga oshirilishi mumkin. Xususan, agar gipervisor apparatni ehtiyotkorlik bilan sozlashni amalga oshirsa (masalan,
VMware), ikkilik tarjimon barcha foydalanuvchi jarayonlarini e'tiborsiz qoldirishi mumkin.
Ular baribir imtiyozsiz rejimda bajariladi.


Asosiy blokning bajarilishi tugagandan so'ng, boshqaruv qaytadi
gipervisor, keyinchalik u o'z vorisi topadi. Agar bu voris allaqachon bo'lgan bo'lsa
tarjima qilingan, u kechiktirmasdan bajarilishi mumkin. Aks holda, u
avval tarjimadan o'tadi, keshlanadi va keyin bajariladi. Natijada, asosiy
dasturning bir qismi keshga tushadi va deyarli to'liq tezlikda bajariladi.
Turli xil optimallashtirishlar qo'llaniladi: masalan, agar asosiy blok boshqa asosiy blok ko'rsatmasi (yoki uni chaqirish bo'yicha ko'rsatma) ga o'tish bilan tugasa, oxirgi
ko'rsatma to'g'ridan-to'g'ri tarjima qilinganga o'tish orqali almashtirilishi mumkin
asosiy blok, voris blokni topish bilan bog'liq barcha xarajatlar bundan mustasno. Yana
shuningdek, foydalanuvchidagi xizmat ko'rsatmalarini almashtirish zaruratini yo'q qiladi
dasturlarda, apparat baribir ularni e'tiborsiz qoldiradi. Shu bilan birga, ikkilik tarjima ko'pincha 1-ringda ishlaydigan barcha mehmon operatsion tizim kodlariga qo'llaniladi, hatto uning o'rnini bossa ham.
printsipial jihatdan ham amalga oshirilishi mumkin bo'lgan imtiyozli xizmat ko'rsatmalari
xizmat uzilishini qayta ishlashda. Sababi, bu xizmatlar uzilib qoladi
juda qimmat va ikkilik tarjima yuqoriga olib keladi
ishlash.
Hozirgacha aytilganlarning barchasi 1-toifa gipervizorlar bilan bog'liq edi. Garchi kontseptual jihatdan
2-toifa gipervizorlar 1-toifa gipervizorlardan farq qiladi, umuman olganda ular
bir xil texnologiyalar qo'llaniladi. Masalan, VMware ESX Server (gipervisor,
birinchi marta 2001 yilda yetkazib berilgan) aynan bir xil ikkilikdan foydalanadi. tarjima, xuddi VMware Workstation ning birinchi versiyasi (ikki yil avval chiqarilgan 2-toifa gipervizor).
Ammo mehmon operatsion tizim kodini odatdagi tarzda ishga tushirish va aynan bir xil texnologiyalardan foydalanish 2-toifa gipervizorni talab qiladi.
foydalanuvchi maydonidan amalga oshirib bo'lmaydigan eng past darajadagi apparatni boshqarish. Masalan, segment deskriptorlarini o'rnatishingiz kerak
mehmon kodi uchun to'g'ri qiymat. Aniq virtualizatsiya uchun
mehmon operatsion tizimini unga ishontirishga yo'l qo'ymaslik kerak
haqiqatan ham tepalikning shohi va mashinaning barcha resurslarini to'liq nazorat qiladi, shuningdek
butun manzil maydoniga kirish (32-bitli mashinada 4 GB). Qachon
podshoh boshqa podshohning mavjudligini aniqlaydi (asosiy operatsion tizimning yadrosi),
uning manzil maydoniga noqonuniy ko'chirilgan bo'lsa, u ajablanmaydi. Afsuski, mehmon operatsion tizimi oddiy operatsion tizimda foydalanuvchi jarayoni sifatida ishlaganda aynan shunday bo'ladi. Masalan, Linuxda foydalanuvchi jarayoni 4 GB dan atigi 3 GB ga kirishi mumkin
manzil maydoni, chunki qolgan 1 GB yadro uchun ajratilgan.
Yadro xotirasiga har qanday kirish tizimning uzilishiga olib keladi. Asosan,
tizim uzilishini ushlab turish va mos keladiganiga taqlid qilish mumkin
harakatlar, lekin bu juda qimmat va odatda asosiy operatsion tizim yadrosida tegishli tizim uzilishi ishlov beruvchisini o'rnatishni talab qiladi.
Ikki qirolning muammosini hal qilishning yana bir (ma'lum) usuli - asosiy operatsion tizimni olib tashlash uchun tizimni qayta sozlash va aslida
mehmon operatsion tizimini butun manzil maydoni bilan ta'minlash. Lekin buni foydalanuvchi maydonidan qilish umuman mumkin emas. Bundan tashqari, hamma narsani to'g'ri bajarish uchun gipervisor uzilishlarni boshqarishi kerak,
masalan, disk uzilishni berganda yoki etishmayotgan xatolik yuzaga kelganda
sahifalar. Bunga qo'shimcha ravishda, agar gipervisor nazoratni uzatishdan foydalanishi kerak bo'lsa
imtiyozli ko'rsatmalar uchun tizim uzilishi va emulyatsiya da, u
tizim uzilishlarini qabul qilishingiz kerak. Bundan tashqari, foydalanuvchi jarayonlari emas
yadroda tizimni o'rnatishi va ishlov beruvchilarni uzishi mumkin. Shuning uchun, ikkinchi turdagi zamonaviy gipervizorlarning aksariyati yadro moduliga ega,
halqa 0 da faoliyat ko'rsatmoqda, bu esa ularni mahorat bilan jihozlash imkonini beradi
imtiyozli ko'rsatmalarni bajarish. uskunalarni boshqarish kursi
eng past darajada va mehmon operatsion tizimiga kirish huquqini beradi
butun manzil maydonida hech qanday yomon narsa yo'q, lekin ertami-kechmi hipervisor
siz uni tozalashingiz va asl protsessor kontekstini tiklashingiz kerak bo'ladi. Aytaylik
masalan, mehmon operatsion tizimi ishlayotgan vaqtda uzilish olinganligi
tashqi qurilmadan. Chunki 2-toifa gipervizor drayverlarga bog'liq
mehmon operatsion tizim kodini ishga tushirish uchun xost operatsion tizimining qurilmalari
tizimi, u to'liq apparat qayta konfiguratsiya kerak. Qurilma drayveri ishga tushirilganda, u kutgan hamma narsani topadi. Gipervisor o'smirlar kabi harakat qiladi
ota-onalari yo'qligida ziyofat uyushtirish. Va butunlay bo'lishning hech qanday yomon joyi yo'q
ota-onalarning qaytishi bilan hamma narsa qaytarilishi sharti bilan mebelni qayta tashkil etish
asl joylariga. Xost operatsion tizimining yadrosi uchun apparat konfiguratsiyasidan mehmon operatsion tizimi konfiguratsiyasiga o'tish deyiladi.
dunyoni almashtirish. Bu ishda batafsilroq muhokama qilinadi
7.12 bo'limida VMware. Endi bu gipervizorlar apparatda qanday ishlashi aniq bo'lishi kerak
virtualizatsiyaga tayyor emas: mehmon operatsion tizimining yadrosidagi xizmat ko'rsatmalari
tizimlar ushbu ko'rsatmalarga taqlid qiluvchi protsedura chaqiruvlari bilan almashtiriladi. Endi ham
to'g'ridan-to'g'ri mehmon operatsion tizimi tomonidan chiqarilgan bitta xizmat ko'rsatmasi,
ushbu uskuna tomonidan bajarilmaydi. Ushbu ko'rsatmalar qo'ng'iroqlarga aylanadi
gipervisor, keyin ularni taqlid qiladi.