Jaka jest różnica między hiperwizorem typu 1 a hiperwizorem typu 2?

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.

Czym są hiperwizory?

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.

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.

.