Jaka jest różnica między hiperwizorem typu 1 a hiperwizorem typu 2?
Posted on
Główną różnicą między hiperwizorami typu 1 a typu 2 jest to, że typ 1 działa na gołym metalu, a typ 2 na systemie operacyjnym. Każdy typ hiperwizora ma również swoje wady i zalety oraz specyficzne przypadki użycia.
Wirtualizacja działa poprzez abstrahowanie fizycznego sprzętu i urządzeń od aplikacji działających na tym sprzęcie. Proces wirtualizacji zarządza i zapewnia zasoby systemu, w tym procesor, pamięć, pamięć masową i zasoby sieciowe. Dzięki temu system może jednocześnie obsługiwać więcej niż jedno obciążenie, co pozwala na bardziej efektywne pod względem kosztów i energii wykorzystanie dostępnych serwerów i systemów w całej organizacji.
Wirtualizacja wymaga użycia hiperwizora, który pierwotnie był nazywany monitorem maszyn wirtualnych lub VMM. Hiperwizor abstrahuje systemy operacyjne i aplikacje od ich bazowego sprzętu. Fizyczny sprzęt, na którym działa hiperwizor, jest zwykle określany jako maszyna macierzysta, podczas gdy maszyny wirtualne tworzone i obsługiwane przez hiperwizor są wspólnie nazywane maszynami gościnnymi.
Hiperwizor umożliwia sprzętowi macierzystemu obsługę wielu maszyn wirtualnych niezależnie od siebie i współdzielenie wyabstrahowanych zasobów między tymi maszynami. Wirtualizacja za pomocą hiperwizora zwiększa wydajność centrum danych w porównaniu z fizycznym hostingiem obciążenia.
Istnieją dwa typy hiperwizorów: Hiperwizory typu 1 i hiperwizory typu 2. Obie odmiany hiperwizora mogą wirtualizować wspólne elementy, takie jak procesor, pamięć i sieci, ale na podstawie swojej lokalizacji w stosie hiperwizor wirtualizuje te elementy w różny sposób.
Hiperwizory typu 1
Hiperwizor typu 1 działa bezpośrednio na fizycznym sprzęcie maszyny hosta i jest określany jako hiperwizor typu bare-metal. Hiperwizor typu 1 nie musi ładować bazowego systemu operacyjnego. Dzięki bezpośredniemu dostępowi do sprzętu i braku innego oprogramowania, takiego jak systemy operacyjne i sterowniki urządzeń, hiperwizory typu 1 są uważane za najbardziej wydajne i najlepiej działające hiperwizory dostępne dla przedsiębiorstw.
Hiperwizory działające bezpośrednio na sprzęcie fizycznym są również bardzo bezpieczne. Wirtualizacja zmniejsza ryzyko ataków, których celem są błędy w zabezpieczeniach i luki w systemach operacyjnych, ponieważ każdy gość ma swój własny system operacyjny. Dzięki temu atak na maszynę wirtualną gościa jest logicznie odizolowany od tej maszyny i nie może rozprzestrzenić się na inne maszyny działające na tym samym sprzęcie.
Organizacje IT używają hiperwizorów typu 1 do obciążeń na poziomie produkcyjnym, które wymagają zwiększonego czasu pracy, zaawansowanego przełączania awaryjnego i innych funkcji gotowych do produkcji. Typowy hypervisor typu 1 może wirtualizować obciążenia na kilku terabajtach pamięci RAM i setkach rdzeni procesora.
Dodatkowo hypervisory typu 1 często obsługują definiowaną programowo pamięć masową i sieć, co zapewnia dodatkowe bezpieczeństwo i przenośność zwirtualizowanych obciążeń. Jednak takie funkcje wiążą się ze znacznie wyższym kosztem początkowym i większymi wymaganiami dotyczącymi umów wsparcia.
Typowy hiperwizor typu 1 wymaga pewnego poziomu zarządzania zewnętrznego – z interfejsami takimi jak Microsoft System Center Virtual Machine Manager lub VMware vCenter – aby uzyskać dostęp do pełnego zakresu możliwości hiperwizora.
Hiperwizory typu 2
Hiperwizor typu 2 jest zwykle instalowany na istniejącym systemie operacyjnym. Czasami nazywany jest hiperwizorem hostowanym, ponieważ opiera się na istniejącym systemie operacyjnym maszyny głównej, aby zarządzać połączeniami z procesorem, pamięcią, pamięcią masową i zasobami sieciowymi.
Hiperwizory typu 2 mają swoje korzenie we wczesnych dniach wirtualizacji x86, kiedy to hiperwizor był dodawany ponad istniejącymi systemami operacyjnymi. Chociaż cele hiperwizorów typu 1 i typu 2 są identyczne, obecność bazowego systemu operacyjnego w przypadku hiperwizorów typu 2 wprowadza nieuniknione opóźnienia; wszystkie działania hiperwizora i praca każdej maszyny wirtualnej muszą przejść przez system operacyjny hosta. Ponadto wszelkie błędy w zabezpieczeniach lub luki w systemie operacyjnym hosta mogą potencjalnie narazić na szwank wszystkie maszyny wirtualne działające nad nim.
W związku z tym hiperwizory typu 2 nie są zwykle używane w centrach danych i są zarezerwowane dla systemów klienckich lub systemów użytkownika końcowego – czasami nazywanych hiperwizorami klienckimi – gdzie wydajność i bezpieczeństwo są mniejszym problemem. Są one również tańsze niż hiperwizory typu 1 i stanowią idealną platformę testową w porównaniu z produkcyjnymi środowiskami zwirtualizowanymi lub chmurą. Na przykład, twórcy oprogramowania mogą używać hiperwizora typu 2 do tworzenia maszyn wirtualnych w celu testowania oprogramowania przed jego wydaniem. Organizacje IT zazwyczaj używają hiperwizorów typu 2 do tworzenia wirtualnych desktopów. Hiperwizory typu 2 mogą obsługiwać duże i złożone środowiska zagnieżdżone.
Różnice między hiperwizorami typu 1 i typu 2
Obsługa sprzętowa hiperwizorów typu 1 i typu 2
Technologie przyspieszania sprzętowego są szeroko dostępne w celu realizacji zadań wirtualizacji. Do takich technologii należą rozszerzenia Intel Virtualization Technology dla procesorów Intel oraz rozszerzenia AMD Virtualization dla procesorów AMD. Istnieje wiele innych rozszerzeń i funkcji opartych na wirtualizacji, w tym translacja adresów drugiego poziomu i obsługa wirtualizacji zagnieżdżonej.
Zarówno hiperwizory typu 1, jak i typu 2 wykorzystują obsługę akceleracji sprzętowej, ale w różnym stopniu.
Technologie akceleracji sprzętowej wykonują wiele intensywnych procesowo zadań potrzebnych do tworzenia i zarządzania zasobami wirtualnymi na komputerze. Akceleracja sprzętowa zwiększa wydajność wirtualizacji i praktyczną liczbę maszyn wirtualnych, które komputer może obsługiwać, ponad to, co może zrobić sam hiperwizor.
Obie hiperwizory typu 1 i typu 2 korzystają z obsługi akceleracji sprzętowej, ale w różnym stopniu. Hiperwizory typu 1 opierają się na technologiach akceleracji sprzętowej i zazwyczaj nie działają bez tych technologii dostępnych i włączonych w BIOS-ie systemu. Hiperwizory typu 2 są generalnie zdolne do korzystania z technologii akceleracji sprzętowej, jeśli te funkcje są dostępne, ale zazwyczaj mogą one polegać na emulacji oprogramowania w przypadku braku natywnego wsparcia sprzętowego.
Sprawdź u dostawcy hiperwizora, aby określić wymagania dotyczące wsparcia sprzętowego dla konkretnego hiperwizora.
Wydawcy hiperwizorów typu 1 i typu 2
Na rynku hiperwizorów jest kilku dostawców, w tym VMware, Microsoft, Oracle i Citrix. Poniżej przedstawiono kilka popularnych produktów dla hiperwizorów typu 1 i typu 2.
Typ 1 hiperwizorów:
VMware vSphere. VMware vSphere zawiera hiperwizor ESXi i oprogramowanie zarządzające vCenter, aby zapewnić zestaw produktów do wirtualizacji, takich jak klient vSphere, zestawy programistyczne vSphere, Storage vMotion, Distributed Resource Scheduler i Fault Tolerance. VMware vSphere jest skierowany do centrów danych przedsiębiorstw; mniejsze firmy mogą mieć trudności z uzasadnieniem ceny.
Microsoft Hyper-V. Microsoft Hyper-V działa na systemach operacyjnych Windows i umożliwia administratorom uruchamianie wielu systemów operacyjnych wewnątrz maszyny wirtualnej. Administratorzy i programiści często używają Hyper-V do budowania środowisk testowych, aby uruchamiać oprogramowanie na kilku systemach operacyjnych, tworząc maszyny wirtualne dla każdego testu.
KVM. Hiperwizor KVM jest otwartoźródłową architekturą wirtualizacji przeznaczoną dla dystrybucji Linuksa. Hiperwizor KVM umożliwia administratorom przekształcenie jądra systemu Linux w hiperwizor, który ma bezpośredni dostęp do sprzętu i maszyn wirtualnych hostowanych przez hiperwizor. Funkcje obejmują migrację na żywo, planowanie i kontrolę zasobów.
Hiperwizor Xen. Projekt open source Xen pierwotnie rozpoczął się jako projekt badawczy na Uniwersytecie w Cambridge w 2003 roku. Później przeszedł pod opiekę Linux Foundation. Xen jest używany jako wersja upstream dla innych hypervisorów, w tym Oracle VM i Citrix Hypervisor. Amazon Web Services używa dostosowanej wersji hiperwizora Xen jako podstawy dla swojej Elastic Compute Cloud.
Oracle VM. Oracle VM to architektura wirtualizacji typu open source, która wykorzystuje Xen w swoim rdzeniu i umożliwia administratorom wdrażanie systemów operacyjnych i oprogramowania aplikacyjnego w maszynach wirtualnych. Funkcje Oracle VM obejmują tworzenie i konfigurację puli serwerów, tworzenie i zarządzanie repozytoriami pamięci masowej, klonowanie maszyn wirtualnych, migrację maszyn wirtualnych i równoważenie obciążenia.
Citrix Hypervisor. Citrix Hypervisor — wcześniej znany jako Citrix XenServer — to platforma wirtualizacji serwerów typu open source oparta na hypervisorze Xen. Administratorzy używają Citrix Hypervisor do wdrażania, hostowania i zarządzania maszynami wirtualnymi, a także do dystrybucji zasobów sprzętowych do tych maszyn. Niektóre kluczowe funkcje obejmują szablony maszyn wirtualnych, XenMotion i poprawki hosta na żywo. Citrix Hypervisor jest dostępny w dwóch wersjach: Standard i Enterprise.
Produkty hiperwizora typu 2:
Oracle VM VirtualBox. Oracle VM VirtualBox to hostowany hypervisor typu open source, który działa na systemie operacyjnym hosta w celu obsługi maszyn wirtualnych gości. VirtualBox obsługuje wiele różnych systemów operacyjnych, takich jak Windows, Apple macOS, Linux i Oracle Solaris. VirtualBox oferuje wielopokoleniowe rozgałęzione migawki, Guest Additions, guest multiprocessing, wsparcie ACPI i rozruch sieciowy Preboot Execution Environment.
VMware Workstation Pro i VMware Fusion. VMware Workstation Pro jest 64-bitowym hostowanym hypervisorem zdolnym do wdrażania wirtualizacji w systemach Windows i Linux. Niektóre z funkcji Workstation obejmują współdzielenie plików host/gość, tworzenie i wdrażanie zaszyfrowanych maszyn wirtualnych oraz migawki maszyn wirtualnych.
VMware opracowało Fusion jako alternatywę dla Workstation. VMware Fusion oferuje wiele z tych samych możliwości co Workstation, ale jest kompatybilny z macOS i posiada mniej funkcji za niższą cenę.
QEMU. QEMU to narzędzie do wirtualizacji typu open source, które emuluje architektury procesorów i umożliwia programistom i administratorom uruchamianie aplikacji skompilowanych dla jednej architektury na innej. QEMU oferuje takie funkcje, jak obsługa nieulotnych modułów pamięci dual in-line, współdzielony system plików, bezpieczni goście i szyfrowanie pamięci.
Parallels Desktop. Głównie skierowana do administratorów macOS, Parallels Desktop umożliwia Windows, Linux i Google Chrome OSes i aplikacji do uruchomienia na Apple Mac. Wspólne funkcje obejmują kondycjonowanie sieci, obsługę 128 GB na maszynę wirtualną oraz integracje Chef/Ohai, Docker i HashiCorp Vagrant. Parallels Desktop dostępny jest w trzech trybach: Coherence, Full Screen i tryb Modality.
Typ 1 vs. Typ 2 hypervisor
Wybierając między hypervisorem typu 1 i typu 2, administratorzy muszą rozważyć typ i rozmiar swoich obciążeń roboczych. Jeśli administratorzy pracują głównie w przedsiębiorstwie lub dużej organizacji i muszą wdrożyć setki maszyn wirtualnych, hiperwizor typu 1 będzie odpowiadał ich potrzebom.
Jeśli jednak administratorzy mają mniejsze wdrożenie lub wymagają środowiska testowego, hiperwizory typu 2 są mniej złożone i mają niższą cenę. Przedsiębiorstwa i organizacje mogą korzystać z hiperwizorów typu 2 w zależności od potrzeb i obciążeń, które odpowiadają tej technologii.