Для чего нужен virtualbox на windows 10

Что такое виртуальная машина

В статье мы расскажем, что называется виртуальной машиной и для чего она предназначена, разберём преимущества и недостатки использования виртуальных машин, кратко рассмотрим 4 виртуальные машины и установим VirtualBox.

Что такое виртуальная машина и зачем она нужна

Виртуальная машина (ВМ или VM) — это виртуальный компьютер, который использует выделенные ресурсы реального компьютера (процессор, диск, адаптер). Эти ресурсы хранятся в облаке и позволяют ВМ работать автономно. Простыми словами, виртуальная машина позволяет создать на одном компьютере ещё один компьютер, который будет использовать его ресурсы, но работать изолированно.

ВМ может работать в отдельном окне как программа или запускаться через панель управления.

Виртуализация, и виртуальная машина в частности, расширяет возможности IT-инфраструктуры. Она будет полезна разработчикам программных продуктов, веб-дизайнерам, а также тем, кто планирует перейти на новую ОС, но не уверен в выборе.

Для чего нужна виртуальная машина:

• чтобы разворачивать две и более независимые операционные системы на одном физическом устройстве. Например, на вашем компьютере установлена операционная система Windows 7, а на виртуальную машину вы установили Windows XP/8/10 или Linux;
• для экспериментов с программным обеспечением (например, кодом, предназначенным для запуска в различных ОС), не подвергая риску стабильность компьютера;
• чтобы устанавливать и тестировать различные программы и утилиты, не занимая место на основном ПК;
• чтобы запускать программы, которые не поддерживает основная ОС, или подключать оборудование, несовместимое с ней. Например, применять Windows-программы на Mac или Linux;
• для безопасного запуска приложения (программы), которое вызывает недоверие или подозрение на вирусы;
• чтобы эмулировать компьютерные сети и сложные среды, не настраивая виртуальную машину каждый раз. Можно сохранить настройки и продолжить с того этапа, где остановились;
• для создания резервных копий ОС.

Если сравнивать функции виртуальной машины с работой на обычном ПК, то можно выделить как преимущества, так и недостатки.

Преимущества виртуальной машины

1. Можно выключить ПК или перейти к другой задаче с сохранением текущего состояния машины. Если вы решите продолжить работу, ВМ загрузится в том состоянии, в котором находилась в момент выключения.
2. На VM можно делать снапшоты, которые позволяют откатываться до предыдущих конфигураций. Это удобно, если при тестировании нестабильного софта произошла критическая ошибка. По сравнению с основной системой, для ВМ выделяется меньше места на дисковом пространстве и откат до раннего состояния происходит быстрее.
3. Машину можно сохранять или дублировать как изолированную среду. Её можно будет запустить позднее или скопировать на другой ПК. Заданные конфигурации сохранятся.
4. ВМ вместе со всеми данными легко переносится с одного ПК на другой. Портативный софт для виртуальной машины сохраняет информацию одним файлом (в виде образа системы) на физическом компьютере. Для переноса достаточно переместить этот файл.
5. ВМ не занимает место постоянной памяти, а оперирует выделенной временной памятью. Все действия фиксируются в виде лога, который очищается при завершении каждого сеанса.
6. Для переподключения на другую ОС не нужно перезагружать компьютер.
7. На одном устройстве можно хранить несколько виртуальных машин с несколькими ОС в разных состояниях.

Недостатки использования VM

1. Чтобы одновременно запускать на ВМ несколько операционных систем, нужно иметь соответствующие аппаратные ресурсы.
2. ОС в виртуальных машинах могут работать медленнее. Несмотря на то что показатели производительности виртуальных ОС стремятся к показателям физических ОС, на данный момент развития они всё-таки не равны.
3. Виртуальная платформа поддерживает не весь функционал аппаратного обеспечения. VMware уже поддерживает USB 3.0, контроллеры портов COM и LPT и приводы CD-ROM, но с виртуализацией видеоадаптеров и поддержкой функций аппаратного ускорения трехмерной графики могут быть сложности.

Ниже мы расскажем про самые популярные и простые в использовании виртуальные машины и разберём их недостатки и преимущества.

Какие бывают виртуальные машины

К самым популярным виртуальным машинам относятся:

• VirtualBox,
• Microsoft Hyper-V,
• VMware Workstation Player,
• Parallels Desktop.

Microsoft Hyper-V ― это VM от Майкрософт.

VMware Workstation ― платная мощная виртуальная машина для профессионального использования. Работает в основном с Windows и Linux. Имеет бесплатную версию VMware Player, но она значительно ограничена функционалом.

Parallels Desktop ― это ВМ, которая позволяет использовать программы разных операционных систем на Mac.

VirtualBox ― cамая популярная программа виртуализации с открытым исходным кодом. С её помощью можно запускать любые операционные системы, например Windows, Linux, Mac, Android. Программа имеет русифицированный интерфейс и проста в применении.

Все машины имеют свои сильные и слабые стороны. Нельзя рекомендовать только одну. Для примера мы рассмотрим, как создать виртуальную машину Oracle VirtualBox.

Как создать виртуальную машину Oracle VirtualBox

Готово, вы создали VM Oracle. Теперь переходите к установке операционной системы.

Как установить операционную систему в Oracle VirtualBox

Рассмотрим, как установить операционную систему на примере Ubuntu 20.04.

Теперь вы знаете, зачем нужна виртуальная машина и как запустить её с помощью программы VirtualBox.

Виртуальный дата-центр VMware

Кроме VM, есть более крупные решения ― виртуальные дата-центры. Например, виртуальный дата-центр VMware, который можно заказать в REG.RU.

Для чего используют виртуальный дата-центр?

Эта услуга подходит для применения как частными лицами, так и крупными организациями и корпорациями. Возможности виртуализации в совокупности с облачными вычислениями обладают такими преимуществами как масштабируемость, экономичность и доступность ресурсов в любое время. Можно создавать и развёртывать несколько ВМ одновременно. К примеру, вы можете создать один виртуальный контейнер vApp с машинами для тестовой среды, а другой — для продуктивной. При этом у вас будет возможность изолировать их с помощью разных сетей. Подробнее об услуге читайте в статье: Как начать работу с VMware.

Теперь вы знаете, что собой представляет ВМ, что делает виртуальная машина и какими ресурсами виртуальной машины можно управлять, и при необходимости можете заказать Виртуальный дата-центр VMware в REG.RU.

Однажды я запустил AIDA64 в виртуальной машине, и подумал, а не запустить ли еще одну виртуальную машину внутри виртуальной машины…

Такое «вложение» ничего хорошего не дало на практике, но у меня установлено 3 операционные системы в ПК, Windows 7, Windows 10 и Xubuntu 22.04.1, так почему бы не проверить как под управлением разных ОС работает VirtualBox?

Прежде чем начинать сравнение, нужно что-то сделать с динамической частотой процессора, ведь в зависимости от характера нагрузки она может быть как на уровне ~4.34 ГГц, так и на уровне ~3.7 ГГц, так не пойдет, ведь мне нужны результаты, а не случайная циферка зависящая от частоты ЦП…

Отключаю Boost, задаю частоту ядер на уровне 3 ГГц, проверяю работоспособность, именно с такими параметрами и буду проводить тестирование.

Использовать буду VirtualBox версии 7.0.6:

Еще я сделал резервную копию виртуальной машины, просто чтобы в случае чего можно было взять резервную копию и продолжить тестирование.

—

—

—

Сбор результатов

Здесь я выложу результаты в «сыром» виде, а то вдруг я фанат чего-либо и напишу в сводной таблице «не такие» данные…

Операционная система в виртуальной машине (гостевая) Windows 7 x64 SP1, главная ОС (HOST) будет как Windows 7 x64 SP1, так и Windows 10 x64 21H1 очищенная от Windows Defender, центра обновлений и прочего мусора который отбирает часть вычислительных ресурсов системы, мне нужны стабильные результаты, и для меня неприемлемо когда в фоне «живет» куча мусора влияющего на результаты, потому все лишнее вырезано в Windows 10, за что спасибо сборщику Flibustier.

—

Linux

Увы, но у меня не установился VirtualBox в операционной системе Xubuntu 22.04.1, потому тестов не будет когда в качестве основной ОС (host) выступает Linux.

В чем же проблема? Да без понятия, я просто пытаюсь установить VirtualBox, а центр приложений исчезает в процессе установки, сам VirtualBox при этом не установился:

Конечно же я попытался еще раз установить приложение, но это все бесполезно…

Может быть нужно было подключить доступ к сети интернет, и тогда-то оно насосало бы зависимостей возможно недостающих, но я зарекся подключать Linux дистрибутивы к мобильному интернету, да, широкополосный доступ к интернету есть далеко не везде…

И как всегда «порадовал» интерфейс Xfce, неужели разработчикам этого маразма удобно ловить пиксели, чтобы растянуть изначально маленькое и абсолютно неинформативное при стандартных размерах окошко? Я наверное только с 10 раза смог навести курсор на границу, чтобы растянуть окошко, и так с каждой стороны ибо уголок просто невозможно подцепить для растяжения сразу в обе стороны…

Разработчики интерфейса Xfce, вы что курите? Или может быть нюхаете? Как такой недоработанный интерфейс можно вообще показывать людям? Вам не стыдно за то что пользователям приходится мучиться с таким интерфейсом?

Извините, но я не собираюсь плясать над бубном, чтобы установить VirtualBox ради тестов в среде Linux, я уже и не надеюсь, но может быть разработчики наконец адекватно родят такие базовые вещи как «установка и запуск приложений», и чтобы такой базовый функционал работал как минимум не хуже, чем в Windows XP хотя бы…

И да, обращение всем «умникам» которые возможно захотят меня упрекнуть, мол я не подключил мобильный интернет дистрибутиву Linux и не начал плясать над бубном, чтобы установить VirtualBox… Вы знаете какой дорогой вам идти, не заставляйте меня делать неприличные намёки.

Я скачал автономный установочный пакет приложения «.DEB» подходящий под установленный дистрибутив Linux, понимаете суть? Автономный, установочный пакет «.DEB»… И я не могу этот автономный пакет установить в автономной среде! Почему я не могу его установить как любой другой установочный пакет «.exe» в операционной системе Windows?! Разве эти проблемы забота конечного пользователя?

Почему такой базовый функционал, как установка приложения из автономного установочного пакета не работает попросту в 2023 году при использовании дистрибутивов Linux без доступа к интернету?!

Впрочем, ладно, статья не про Linux дистрибутивы…

—

—

—

Результаты

Конечно, я планировал протестировать работу виртуальной машины не только в среде Windows 7/10, но и в среде Linux (дистрибутив Xubuntu 22.04.1), но так получилось, что не получилось с Linux дистрибутивом, впрочем, ничего нового для меня, посмотрим на результаты в системах которые работают без проблем.

А вот собственно и собранные результаты, первая таблица когда виртуальная машина запущена в Windows 7.

Вторая таблица результатов когда виртуальная машина запущена в Windows 10 21H1.

Уже сейчас можно заметить, что производительность виртуальной машины в среде Windows 10 заметно ниже, чем когда виртуальная машина работала в среде Windows 7, было бы интересно еще посмотреть когда виртуальная машина работает в среде Linux, но увы, не в этот раз…

Конечно же в сравнении нет и не будет тестов по графической составляющей, ведь с поддержкой графических API у VirtualBox довольно скверно обстоят дела:

Сравнение

А теперь рассмотрим подробнее результаты, начнем с CPU Queen, результаты без виртуальных машин примерно идентичны между Windows 7/10.

Другое дело виртуальные машины, производительность в данном тесте значительно снизилась, но машина работающая под управлением Windows 7 имеет более высокую производительность, чем под управлением Windows 10.

Особенно заметен разрыв в пользу Windows 7 при отключении HT в настройках AIDA64, и на этот счет у меня есть догадка, Windows 7 паркует потоки когда они не использованы, тем самым достигает максимальную производительность ядер, а Windows 10 размазывает работу по потокам даже когда это не нужно, от чего ресурсы ядер «размазались» и это негативно сказалось на производительности внутри виртуальной машины когда гостевая ОС не использует потоки.

В данном случае однозначно более высокую производительность имеет виртуальная машина запущенная в среде Windows 7.

А еще Hyper-V слегка отстал в плане производительности от KVM, но один раз и KVM отстал от Hyper-V, вероятно вышла погрешность в минус, но это не точно.

Далее CPU PhotoWorxx, данный тест крайне зависит от скорости работы с ОЗУ и кэшами, он больше отражает не скорость ядер, а скорость работы кэша и памяти в системе.

И снова виртуальная машина запущенная в среде Windows 10 имеет заметно меньшую производительность чем машина запущенная в среде Windows 7.

Но в целом падение производительности небольшое относительно теста запущенного в главной системе, с этой задачей виртуальные машины хорошо справились, учитывая что тест зависит от скорости ОЗУ, то с памятью виртуальные машины работают хорошо.

Еще можно приметить что Hyper-V немного отстал от KVM в плане производительности, но совсем немного.

Переходим к ZLib, и снова производительность виртуальной машины работающей в среде Windows 10 ниже чем в среде Windows 7, причем весьма ощутимо, разница порой достигает десятка процентов в пользу Windows 7.

KVM при этом слегка быстрее чем Hyper-V в целом.

Вот и подошли к шифрованию, тест CPU AES, в очередной раз виртуальная машина в среде Windows 10 показывает заметно худшие результаты, по сравнению с машиной в среде Windows 7, в любом случае до уровня производительности главной ОС очень далеко.

Причем KVM показывает значительно более низкую производительность чем Hyper-V в данной задаче.

Дальше CPU SHA3, раньше в AIDA64 (до версии 5.75) был тест CPU Hash, и в этом тесте Intel ну совсем никак не мог конкурировать с AMD Ryzen, после чего данный тест удалили и заменили тестом CPU SHA3, который уже более лоялен к ЦП от Intel, такой вот небольшой, и некрасивый кусочек истории AIDA64, когда внезапно ставший «неугодным» тест удаляют, и заменяют «правильным»…

Для приличия могли оставить старый тест и просто добавить новый, но разработчики AIDA64 при выходе AMD Ryzen на рынок решили сразу же вырезать «неугодный» тест и заменить «правильным», некрасиво так поступать, очень некрасиво.

Перейдем к CPU SHA3, виртуальная машина в среде Windows 7 показала заметно лучшую производительность по сравнению с машиной работающей в среде Windows 10, ничего нового.

Производительность в виртуальной машине хоть и ниже чем в главной ОС, но не значительно, с этой задачей виртуальная машина справилась отлично.

KVM и Hyper-V показывают неоднозначную разницу между собой, но скорее в пользу KVM.

Переходим к производительности FPU блоков, для справки, FPU это не ядро, это математический сопроцессор, ядра вполне прекрасно могут себя чувствовать и без FPU блоков, и даже можно не заметить отсутствие FPU блоков, например при разгоне AMD Athlon II x3 440, на частотах около 4 ГГц FPU обычно не работают, или работают с ошибками, и это вполне можно не заметить даже загрузив операционную систему, пока не будут запущенны тесты использующие FPU…

Но перейдем к тестам, FPU Julia на этот раз, и сразу же можно приметить что FPU внутри виртуальной машины работают почти так же быстро, как и в главной ОС, по крайней мере если главная ОС это Windows 7, с главной ОС Windows 10 производительность заметно ниже получилась.

И FPU Julia очень не любит когда выставляют «оптимальное» количество ядер в настройках виртуальной машины, в моем случае «оптимально» 8 потоков так как у процессора 16 потоков физически.

В данном случае KVM работает чуть быстрее чем Hyper-V, совсем незначительно.

FPU Mandel работает аналогично как и FPU Julia, машина в среде Windows 7 заметно производительнее чем в среде Windows 10, а уровень производительности не сильно ниже главной ОС, но здесь уже не так остро падает производительность при «оптимальном» количестве ядер в настройках виртуальной машины.

KVM и Hyper-V практически на равных, возможно с небольшим преимуществом в пользу Hyper-V.

Вот и очередное слабое место процессоров Intel, FPU SinJulia, и этот тест очень не любит когда обрезают потоки процессору, тем не менее производительность виртуальных машин близка к главной ОС в данном случае, если конечно главная ОС это Windows 7, ибо виртуальная машина запущенная в среде Windows 10 показывает заметно более низкую производительность.

Виртуальная машина просто отлично справилась с этой задачей и едва ли производительность уступает главной ОС если использовать Windows 7 в качестве главной ОС, с Windows 10 все не очень хорошо вышло.

Что до интерфейса виртуализации, то преимущество скорее за KVM, совсем небольшое.

И последние тесты, FPU FP32 Ray-Tracing, я уже устал повторять, но Windows 10 снова облажалась…

KVM и Hyper-V тоже имеют незначительную разницу между собой, сложно сказать что лучше.

Теперь FPU FP64 Ray-Trace, и здесь можно заметить провал производительности в режиме 8c Hyper-V «HT OFF» при работе в среде Windows 7, и в режиме 16c Hyper-V «HT OFF» тоже провал производительности больше чем у KVM, в Windows 10 все равномерно между KVM и Hyper-V при отключении HT в настройках AIDA64, хотя это не спасает Windows 10, ибо в среде Windows 10 виртуальная машина показывает в целом меньшую производительность чем в среде Windows 7.

Здесь определенно преимущество за KVM, ибо Hyper-V теряет гораздо больше производительности чем KVM при работе в среде Windows 7 если отключать HT.

—

—

—

Заключение

В общем результаты говорят сами за себя, в среде Windows 7 виртуальная машина имеет заметно более высокую производительность, чем если запускать её в среде Windows 10, было бы интересно еще посмотреть каков уровень производительности будет в среде Linux, но увы, я не могу сделать то, что не работает попросту…

Я без понятия когда Linux дистрибутивы будут пригодны для сравнительного тестирования как разные версии Windows, когда разработчики дистрибутивов наконец родят адекватную систему установки и запуска приложений, в том числе без доступа к сети интернет… Но как только разработчики дистрибутивов осилят такие базовые вещи, я с радостью начну проводить тестирование и в среде Linux.

Мне важно чтобы можно было скопировать приложение на USB накопитель, и запустить его на разных ПК без установки и лишних проблем, или в крайнем случае установочный пакет который правильно будет работать на десятке разных ПК без доступа к интернету.

Я сейчас пользователь, и не обязан «осилять» проблемы с установкой автономного .DEB пакета в Linux дистрибутиве, что бы кто не говорил, базовый функционал обязан работать правильно в любых условиях, и точка.

Более чем за 20 лет истории дистрибутивов Linux вполне можно было родить адекватную систему установки и запуска приложений, чтобы не приходилось мучиться пытаясь установить или запустить приложения/игры, Microsoft еще со времен MS DOS смогли адекватно сделать возможности для установки и запуска приложений, что собственно и сделало популярными ОС от Microsoft, пользователи и разработчики могли без проблем распространять софт/игры всевозможными простыми и понятными способами…

Очень надеюсь что однажды и разработчики дистрибутивов Linux осилят подобное, и я смогу подойти к дистрибутивам Linux как обычный пользователь, комфортно установить/запустить любое приложение/игру, без утопления в болоте зависимостей, хоть с USB накопителя, хоть с SSD в другом ПК подключенном через сеть (но без интернета) используя только проводник, прямо как в Windows я делал, запуская игры находящиеся в сети физически на другом ПК, ибо на тестовом ПК было недостаточно места чтобы локально хранить игры.

Главное не постареть к тому моменту, когда Linux дистрибутивы действительно превзойдут Microsoft Windows, и будут пригодны для нормального и полноценного использования простыми пользователями…

На этом пожалуй закончу.

Благодарю за внимание, больше интересных статей в блоге Hard-Workshop.

Технологии виртуализации в последнее время вызывают большой интерес не только у крупных компаний, использующих их для повышения эффективности информационной инфраструктуры в составе комплексных решений. Конечные пользователи также увидели преимущества применения настольных платформ виртуализации как на работе, в повседневной деятельности, так и дома. Множество вариантов использования виртуальных машин, широко рекламируемые вендорами платформ виртуализации, с повышением мощностей пользовательских аппаратных платформ постепенно начинают серьезно рассматриваться пользователями как надежные инструменты повышения эффективности работы с различным программным обеспечением и операционными системами. Технологии виртуализации позволяют на одном физическом компьютере (хосте) запускать одновременно несколько виртуальных машин со операционными системами (гостевыми ОС).

При этом, если платформа виртуализации применяется в рамках рабочей деятельности предприятия, требования, предъявляемые к ней, несомненно, выше требований к «домашним» виртуальным машинам. Если в корпоративной среде самыми важными являются надежность, функциональность, гибкость и возможность интеграции с существующей инфраструктурой, то дома — это, прежде всего, бесплатность самой платформы, удобство использования и производительность. Дома виртуальные машины могут использоваться для различных целей, основными из которых являются:

• Создание «переносных» изолированных пользовательских сред с установленным в них программным обеспечением, направленных на решение определенного круга задач. Например, незачем перегружать операционную систему домашнего компьютера установкой различных специфических программ, которые не используются другими пользователями. Можно создать виртуальную машину с установленным в ней необходимым ПО (например, дизайнерским) и запускать ее только по мере надобности. При этом ее можно легко перенести на другую рабочую станцию и быть уверенным, что реестр, системные файлы и настройки хостовой системы останутся нетронутыми.
• Создание защищенных сред для выхода в Интернет. Если троянская программа или вирус причинят вред внутри виртуальной машины, то можно удалить эту виртуальную машину и создать новую, при этом все данные хостовой системы будут надежно защищены.
• Эксперименты с различным программным обеспечением и операционными системами. Возможность одновременного запуска нескольких операционных систем в виртуальных машинах позволяет использовать различные программы в необходимых вам ОС и обеспечивать передачу данных между ними. Безусловно, виртуальные машины открывают широкие просторы для обучения, как новым операционным системам, так и настройке различных сетевых служб и протоколов взаимодействия между различными ОС.

Конечно, на этом варианты использования виртуальных машин дома не заканчиваются. Пользователи придумывают все новые и новые способы применения виртуальных машин, а также используют различные средства управления и утилиты для повышения удобства работы с виртуальными машинами. При этом производители платформ виртуализации рассматривают домашних пользователей как достаточно перспективный сегмент рынка и стараются сделать развертывание и применение виртуальных машин максимально простым.

Обзор существующих настольных платформ виртуализации

Так сложилось, что в индустрии платформ виртуализации пользователи привыкли к традиционным продуктам, которые развиваются на протяжении нескольких лет и предоставляют необходимый уровень функциональности. Однако лидер в области производства ПО для виртуализации, компания VMware, ориентируется в основном на коммерческое использование своих платформ, и хотя ее мощная платформа виртуализации VMware Workstation 6 является по множеству параметров лучшей на данный момент, у нее есть один неоспоримый минус — она не бесплатна. Пользователи могут также загрузить с сайта бесплатный продукт VMware Player, предназначенный для «проигрывания» виртуальных машин, однако создавать их в нем нельзя. Продукт VMware Server направлен на использование в корпоративной среде для виртуализации серверов малых предприятий и тоже не подходит для домашних пользователей.

Компания Microsoft предлагает пользователям бесплатный продукт Virtual PC, который, однако, не обладает необходимым функционалом, удовлетворяющим требованиям всех категорий пользователей. Нужно также отметить, что Virtual PC доступен только для рабочих станций с операционными системами семейства Windows, что также отсекает определенный сегмент пользователей.

Компания Parallels также предлагает настольные платформы виртуализации Parallels Workstation для Windows и Linux хостов, а также Parallels Desktop для Mac OS X, которые тоже не являются бесплатными. К тому же, в связи с успешными продажами продукта Parallels Desktop, компания Parallels, кстати, принадлежащая российской компании SWsoft, несколько приостановила развитие продукта Parallels Workstation и довольно давно не выпускала его новых версий.

Таким образом, рассматривая рынок популярных настольных систем виртуализации, можно сказать, что присутствуют либо неплохие, но платные платформы, либо бесплатные, но недостаточно функциональные продукты, не отвечающие всем требованиям пользователей, а именно:

• кроссплатформенность
• поддержка большинства хостовых и гостевых операционных систем
• возможность использования удобных средств управления виртуальными машинами

Стоит отметить, что сторонники решений Open Source хотели бы использовать свободную платформу виртуализации с открытым исходным кодом, какой является, например, платформа Xen.

Долгое время рынок платформ виртуализации находился в подвешенном состоянии касательно сегмента домашних пользователей: с одной стороны, производители систем виртуализации наращивали функционал и предлагали все новые средства управления, с другой конечные пользователи не хотели платить за них. В связи с этим, некоторым компаниям пришлось предоставить бесплатные системы виртуализации (например, VMware Server и Microsoft Virtual Server), которые в основном покрывали потребности корпоративных пользователей. Но вопрос об использовании виртуальных машин дома, по-прежнему, оставался открытым.

В 2006 году на рынке настольных платформ виртуализации появился новый игрок. Немецкая компания InnoTek представила продукт VirtualBox для виртуализации десктопов с открытым исходным кодом, в разработке которого (за исключением некоторых компонентов) может принять участие любой желающий. VirtualBox является достойным кандидатом на то, чтобы заполнить пустующую нишу среди настольных платформ виртуализации.

О платформе VirtualBox

VirtualBox

Платформа VirtualBox представляет собой настольную систему виртуализации для Windows, Linux и Mac OS хостов, поддерживающую операционные системы Windows, Linux, OS/2 Warp, OpenBSD и FreeBSD в качестве гостевых. После нескольких лет разработки, компанией InnoTek была выпущена ограниченная версия продукта с открытым исходным кодом под лицензией GNU General Public License (GPL) в январе 2007 года. Полная версия продукта с закрытым исходным кодом также доступна для бесплатного персонального использования. Если продукт будет использоваться в производственной среде необходимо приобретение лицензий, условия которых можно узнать у компании InnoTek. Кстати говоря, в данный момент компания InnoTek, помимо платформы VirtualBox, занимается разработкой новой платформы виртуализации на основе гипервизора, тесно связанной с операционной системой Windows, в сотрудничестве с компанией Microsoft. На данный момент VirtualBox включает в себя следующие возможности:

• нативная x86-виртуализация, не требующая наличия поддержки аппаратных техник Intel VT или AMD-V (которая, однако, может быть включена в настройках)
• дружественный пользовательский интерфейс (построенный с помощью Qt3)
• поддержка Windows, Linux и Mac OS хостовых систем (версия для Mac OS в данный момент находится в стадии беты)
• наличие Guest VM Additions для упрощения взаимодействия с хостовыми ОС и оптимизации их быстродействия
• поддержка многопроцессорных и многоядерных систем (только в качестве гостевых, поддержка виртуального SMP для представления многопроцессорности в гостевых системах отсутствует)
• стабильность (в сравнении с другими Open Source решениями)
• поддержка виртуализации аудиоустройств
• высокая производительность (по отзывам множества экспертов выше, чем у продуктов VMware)
• поддержка различных видов сетевого взаимодействия (NAT, Host Networking via Bridged, Internal)
• поддержка дерева сохраненных состояний виртуальной машины (snapshots), к которым может быть произведен откат из любого состояния гостевой системы
• описание настроек виртуальной машины в XML-формате
• поддержка Shared Folders для простого обмена файлами между хостовой и гостевой системами

Эмулируемое аппаратное окружение

Продукт VirtualBox эмулирует следующие компоненты аппаратного обеспечения в виртуальной машине:

• жесткие диски эмулируются в специальном формате контейнеров VDI (Virtual Disk Images), который в данный момент не совместим с форматами виртуальных дисков других производителей
• видеоадаптер эмулируется как стандартный VESA с 8 Мб видеопамяти, при этом установка Guest VM Additions (только для Windows и Linux хостов) позволяет увеличить производительность виртуального видеоадаптера и динамически менять размер окна виртуальной машины
• аудиоконтроллер на базе Intel ICH AC’97
• сетевой адаптер эмулируется как интерфейс AMD PCNet
• в издании с закрытым исходным кодом эмулируются также контроллеры USB, при этом USB-устройства, вставленные в разъемы хоста, автоматически подхватываются в гостевой системе. Также если виртуальная машина действует как RDP (Remote Desktop Protocol) сервер, то в клиенте также будут видны USB-устройства

Платформа VirtualBox исполняет код гостевой системы нативно (прямой передачей инструкций процессору хоста). Этот подход работает хорошо для кода, исполняющегося в кольце третьей гостевой системы, для кода гостевой системы, исполняющегося в нулевом кольце, требующего привилегированных инструкций, необходим его перехват платформой виртуализации. Для этой цели VirtualBox использует оригинальный подход: код, исполняющийся в нулевом кольце гостевой системы, исполняется в первом кольце хостовой системы, которое не используется в архитектуре Intel.

Уникальные функции VirtualBox

Помимо стандартных функций, присущих большинству настольных систем виртуализации, платформа VirtualBox обладает также набором уникальных возможностей, присущих только ей:

• Ярко выраженная модульность системы
  Платформа VirtualBox имеет модульную архитектуру с хорошо описанными компонентами и предоставляет удобные интерфейсы доступа к виртуальным машинам, которые позволяют контролировать гостевые системы как через GUI, так и через командную строку и удаленно. К тому же, компания InnoTek предоставляет отличный Software Development Kit, и поскольку код платформы открыт, не требуется дополнительных усилий, чтобы написать расширение к системе. В данный момент ведется большая работа по портированию продукта на различные хостовые платформы и разработчикам предоставляются все необходимые инструменты и интерфейсы для доработки VirtualBox.
• Виртуальная машина может действовать как RDP-сервер
  В отличие от других платформ виртуализации, VirtualBox может действовать как RDP-сервер и управляться любым клиентом, поддерживающим протокол RDP. Также поддерживается функция USB over RDP. Стоит отметить, что компания VMware в вышедшей недавно платформе VMware Workstation 6 также предоставляет функцию Act as RDP Server, поэтому эту функцию VirtualBox на данный момент нельзя назвать такой уникальной.
• iSCSI initiator
  Компонент iSCSI initiator является одной из закрытых частей платформы VirtualBox. Он позволяет использовать внешние устройства по протоколу iSCSI в качестве виртуальных дисков в гостевой системе без дополнительной поддержки со стороны гостевой ОС.

Поддерживаемые гостевые и хостовые системы

Компания InnoTek и независимые разработчики, принимающие участие в доработке платформы VirtualBox, постоянно расширяют список поддерживаемых гостевых и хостовых систем. На данный момент продуктом поддерживаются следующие хостовые ОС:

• Операционные системы семейства Windows (2000/XP/2003/Vista)
• Linux-платформы, включая:
  • Ubuntu 7.04 («Feisty Fawn»)
  • Ubuntu 6.10 («Edgy Eft»)
  • Ubuntu 6.06 LTS («Dapper Drake»)
  • Debian 3.1 («Sarge»)
  • Debian 4.0 («Etch»)
  • openSUSE 10.2
  • Mandriva Linux 2007.1
  • Red Hat Enterprise Linux 4
  • Univention Corporate Server 1.3-2
• Mac OS X (в данный момент в стадии бета-тестирования)
• OS/2 Warp (экспериментально)

Нужно отметить, что в данный момент портирование VirtualBox на платформу OS/2 еще не закончено, и на сайте разработчика присутствуют лишь общие инструкции по сборке системы. При использовании VirtualBox на этой платформе возникают многочисленные проблемы, которые предстоит решить разработчикам.

Список гостевых систем, поддерживаемых VirtualBox, весьма обширен и вполне может соперничать с коммерческими платформами виртуализации. На данный момент поддерживаются следующие гостевые ОС:

Компания InnoTek заявляет также, что практически все операционные Linux-системы с версией ядер 2.4 и 2.6 должны работать в качестве гостевых. Для достижения лучшей производительности рекомендуется версия ядра 2.6.13.

Как видно из приведенного выше списка, поддерживается множество Linux-платформ, что предоставляет широкие возможности по обучению работы с ними в виртуальных машинах на базе VirtualBox.

Принцип работы VirtualBox

Графический интерфейс VirtualBox имеет два основных окна: главное и консоль виртуальной машины.

Главное окно управления VirtualBox

Консоль виртуальной машины

При старте виртуальной машины VirtualBox обычно запускается три процесса, которые можно наблюдать в диспетчере задач в Windows-системах или системном мониторе Linux:

1. Графический интерфейс окна управления.
2. Еще один похожий процесс, запущенный с параметром startvm, который означает, что GUI будет работать в качестве оболочки для виртуальной машины.
3. Автоматически создаваемый сервисный процесс VBoxSVC, необходимый для того, чтобы отслеживать количество и статусы запущенных виртуальных машин (поскольку они могут быть запущены различными способами).

Виртуальная машина с запущенной в ней гостевой системой инкапсулирует в себе необходимые детали реализации гостевой ОС и ведет себя по отношению к хостовой системе как обычное приложение.

В гостевой системе реализация виртуальной машины VirtualBox представляется пользователю двумя способами:

• Стандартная клиент-серверная архитектура, позволяющая контролировать поведение виртуальных машин различными способами, используя COM/XPCOM API. Например, гостевая система может быть запущена через GUI, а остановлена с помощью утилиты командной строки VboxManage. Эта утилита может также выполнять некоторые функции, которые не доступны из графического интерфейса пользователя.
• Архитектура frontend/backend, представляющая собой инкапсуляцию x86-виртуализации в библиотеках VBoxVMM.dll на Windows платформе и VBoxVMM.so на Linux (backend) и реализацию управления виртуальными машинами несколькими способами (frontend):
  • Пользовательский GUI на основе Qt
  • Утилита VboxManage
  • GUI, основанный на SDL, обладающий более широкими возможностями, чем GUI на Qt и направленный на использование виртуальных машин в производственной среде
  • Возможность управления виртуальными машинами с помощью встроенного RDP-сервера в виртуальной машине

Процесс установки гостевой системы на платформе VirtualBox весьма прост и не требует от пользователя дополнительных усилий. При создании виртуальной машины необходимо выбрать тип устанавливаемой гостевой системы, определить количество выделяемой ей оперативной памяти и создать виртуальный диск фиксированного размера или динамически расширяющийся по мере его заполнения в гостевой системе. Дальнейший процесс установки происходит так же, как и в других платформах виртуализации. После того, как гостевая ОС будет установлена, необходимо также установить Guest VM Additions в целях оптимизации гостевой системы и улучшения ее взаимодействия с хостовой ОС.

Сетевое взаимодействие между виртуальными машинами в VirtualBox может быть трех типов:

• NAT
  Виртуальная машина «прячется» за NAT-сервером хоста и может инициировать соединения во внешнюю по отношению к нему сеть, но из внешней сети инициировать соединение с такой виртуальной машиной нельзя.
• Host Interface Networking
  В этом случае виртуальная машина разделяет ресурсы физического адаптера с хостовой операционной системой и доступна из внешней сети как независимый компьютер.
• Internal Networking
  Тип сетевого взаимодействия для построения виртуальной сети в пределах хоста, когда не требуется выход из виртуальной машины во внешнюю сеть и доступ к ней извне.

Связь эмулятора виртуальных машин QEMU и VirtualBox

Компания InnoTek, на протяжении нескольких лет разрабатывавшая платформу VirtualBox, опиралась в своих разработках на один из старейших эмуляторов виртуальных машин QEMU. Проект VirtualBox связан с этой платформой в двух отношениях:

• c одной стороны, при создании эмулируемых устройств компания InnoTek ориентировалась на представления виртуального оборудования в QEMU,
• с другой стороны, InnoTek в сотрудничестве с создателями QEMU использовала механизм рекомпиляции в качестве обработчика исключительных ситуаций, когда монитор виртуальных машин (Virtual Machine Monitor) платформы VirtualBox не может корректно обработать исключительную ситуацию при выполнении кода гостевой системы в real mode.

По заявлениям разработчиков VirtualBox техники, заимствованные ими из QEMU, позволили им сэкономить значительное количество времени и повысить надежность платформы.

Возможности открытой разработки VirtualBox

Помимо полнофункциональных версий VirtualBox для свободного использования, компания InnoTek предлагает ограниченные версии платформы с открытым исходным кодом для различных хостовых систем. Исходный код VirtualBox хранится в системе управления версиями Subversion (svn) и может быть скачан с сайта компании InnoTek. Чтобы извлечь исходный код платформы из онлайнового сервера Subversion, в операционной системе Linux необходимо выполнить команду: svn co http://virtualbox.org/svn/vbox/trunk vbox

Также последнюю версию исходных кодов системы VirtualBox единым архивом можно скачать со страницы загрузок по адресу: http://www.virtualbox.org/wiki/Downloads.

Принцип организации исходного кода можно узнать из Wiki на сайте InnoTek по адресу: http://www.virtualbox.org/wiki/Source_code_organization.

Также компания InnoTek на своем сайте ведет публичный багтрекер, в котором можно узнать обо всех присутствующих на данный момент проблемах и составить отчет об ошибке, внеся описание проблемы при работе с платформой в базу ошибок VirtualBox.

И, конечно, каждый может принять участие в разработке открытой версии платформы, войдя в состав сообщества Open Source на сайте virtualbox.org.

Преимущества и недостатки VirtualBox

Рассмотрев основные возможности VirtualBox, можно сказать, что у этой платформы виртуализации определенно есть будущее, поскольку она готова занять пустующую нишу в сфере настольных систем виртуализации как мощная, производительная, удобная и, главное, бесплатная платформа. Безусловным плюсом системы является ее кроссплатформенность и поддержка со стороны сообщества Open Source. Большой список поддерживаемых гостевых и хостовых операционных систем открывает широкие возможности по применению VirtualBox в контексте различных вариантов использования.

Среди бесплатных платформ VirtualBox, определенно, одна из лучших на данный момент. При этом компания InnoTek ориентируется не только на конечных пользователей. Наличие таких функций, как RDP сервер и iSCSI initiator, говорит, что в будущем платформа может серьезно использоваться в производственной среде. Дружественный интерфейс пользователя вкупе с высокой производительностью VirtualBox сейчас имеют множество приверженцев во всем мире.