Domů

Windows Vista

Virtualizace PC: Současný běh několika OS na jednom PC

• Stručné představení možností a produktů pro virtualizaci. V článku chci představit virtualizaci PC pro běžné uživatele (desktopy) a virtualizaci pro servery pouze okrajově. Z praxe představím program Virtual PC.

• Virtualizace PC není novinkou, byla používána již v době sálových počítačů, ale od roku 2005 je velmi populární. Intel a AMD představují HW podporu, Microsoft prosazuje své produkty a chce virtualizaci co nejvíce používat. Pro posilnění oblasti virtualizace investuje nemalé peníze do vývoje a navíc kupuje firmu Softricity.

• Proč Virtualizace PC? Podrobněji možnosti představím v článku. Zjednodušeně lze pomocí SW vytvořit virtuální HW prostředí, kdy lze na jednom fyzickém prostředí provozovat několik nezávislých virtuálních prostředí. Virtualizovat lze nejen celá PC, ale existují různé produkty pro virtualizování herních platforem nebo virtuálních části PC, nejznámější je např. virtuální CD.
• Virtuální CD\DVD mechanika - Velmi populární záležitost. Pomocí programu (např. Daemon tools nebo Virtual CloneDrive) může v systému existovat virtuální mechanika. Místo vložení CD připojíme obrazový soubor (image file), který byl vytvořen s pomocí vypalovacího SW nebo jiným způsobem. Soubory není nutné vypalovat, ale mohou být na síti, disku či libovolném médiu a připojením souboru dostaneme virtuální CD s možnostmi, které klasická CD mechanika neposkytuje. Výhodou je rychlost a snadnost skladování. Ve Virtual PC 2004 je možné provozovat Virtuální mechaniku přes menu ve VM (CD - Capture ISO Image..). Bohužel podporuje obrazy do maximální velikosti 2GB.
• Emulace - obvykle označení pro speciální formu virtualizace umožňující provozovat aplikace z jiných platforem (založené na jiném operačním systému a hardware). Příkladem může být program PearPC umožňující provozovat operační systémy platformy PowerPC v systému Windows (nejznámější Mac OS). Příklady: ZSNES, DosBox
• Virtual Machine (VM) - Virtuální stroj nebo také PC je virtuální prostředí emulující (virtualizující) standardní HW, na který nainstalujeme libovolný operační systém a ve virtuálním prostředí pak můžeme používat libovolné programy a datové soubory. Na jednom fyzickém PC lze provozovat několik VM současně. Každý virtuální PC se tváří jako samostatné PC, má pevně určenou část operační paměti RAM, veškeré aktualizace a požadované změny se provádí samostatně.
• Host system - Systém, pod kterým jsou provozovány virtuální stroje.
• ParaVirtualizace - Technika, kdy jednotlivé VM nejsou plně HW emulovány, ale je vytvořeno zvláštní programové rozhranní (API) pro využití skutečného HW. Pro běh pod XEN s pomocí ParaVirtualizace musí být hostující OS modifikován. Odměnou je velmi nízká náročnost na systémovou režii. Systémy Windows, které nemohou být modifikovány, je možné provozovat na PC s CPU podporující Virtualizaci.
• Odlehčená virtualizace - Kombinace různých forem virtualizací s pokud možno největším výkonem.
• Virtualizační technologie v CPU - S příchodem novějších verzí a nových CPU by měla být virtualizace více podporována virtualizačními technologiemi (Intel VT / codename Vanderpool a AMD Virtualization extensions / codename Pacifica alias SVM - Secure Virtual Machine).
• Virtual machine manager (nebo také Hypervisor) - tzv. tenká vrstva software mezi virtuálním strojem a hostujícím systémem. Dle techniky virtualizace SW plně emuluje určitý HW nebo využívá různých forem virtualizace. Nově je prosazováno maximální využití podpory v CPU, kdy se odstraní některé SW prvky a jsou nahrazeny nebo optimalizovány novými funkcemi v procesoru.
• Virtuální server - Virtuální server nemusí být nutně další serverový OS instalovaný ve Virtual Machine. Jde o označení pro několik současně provozovaných aplikačních serverů na jednom OS (WWW, FTP, ..).
• Licencování - Pro každý instalovaný virtuální PC by měla být samostatná licence. V rámci Microsoft Dynamic Systems Iniatiative má uživatel platit pouze za aktivní kopie software v rámci síťových virtualizačních technologií (presspass). Kontroverzní může být licencování nového Windows Vista, kdy jako hostovaný systém by měly být použity pouze systémy pro firemní prostředí. Licence OEM nebude možné ve virtuálním prostředí využívat a FPP licence by měla být provozována vždy jen na jednom počítači, při přesunu by měl být OS z původního PC odstraněn, převod licence na jiného uživatele by měl být možný pouze jednou a ten by již neměl mít možnost licenci dále přenášet. Ideální licencování pro velké podniky poskytuje Windows Vista Enterprise, kdy v rámci licencování mohou být provozovány až čtyři virtuální Windows Vista Enterprise. Možnosti licencování mohou být pozměněny, a tak uvedené informace nemusí v budoucnu platit. Důležitá je licenční smlouva při koupi.

SW pro Virtualizaci

• Virtual PC 2004 je program od Microsoftu umožňující provoz až několika Virtuálních PC na jednom fyzickém.Teoreticky lze provozovat pod Virtual PC téměř jakýkoliv OS určený pro platformu X86. V roce 2006 byla uvolněna verze SP1 (5.3.582.27) zdarma ke stažení z Internetu. Mezi další známé produkty patří oblíbený alternativní software od VMware nebo pro serverové prostředí Virtual Server 2005 R2 (Porovnání MS). S vydáním Windows Vista by měla přijít na trh i novější verze 2007.
• Virtual PC 2007 je nová verze chystaná na rok 2007. Ve 3. čtvrtletí 2006 už existuje verze Beta1 (6.0.122.0). Testoval jsem jí v době psaní tohoto článku a jen krátce, a je tedy možné, že dojde ke změnám. Vzhled je stejný jako u starší verze. Nejdůležitější z mého pohledu je podpora virtualizačních technologiích v CPU, podpora 64-bit prostředí (samozřejmostí je možnost provozu i 16bitových OS), podpora větších *.ISO souborů a inovovaný průvodce pro přidání nových virtuálních strojů pro nové OS. V materiálech MS je zmiňována optimalizace pro Vista jako hostitelského OS (krom jiného je zde přidána podpora pro přepracované zvukové ovladače ve WINDOWS Vista) a zlepšení výkonu s použitím některých vylepšení z Virtual Serveru 2005 R2. Emulovaný HW se nemění pravděpodobně z důvodu zpětné kompatibility. Při přechodu zpět na VPC 2004 jsou zobrazeny hlášky o neznámem formátu konfigurace VM, ale jinak vše fungovalo.
• Uváděné podporované systémy ve verzi 2007: MS-DOS®, Windows 98, Windows XP, OS/2, Windows NT, Windows Vista, Windows 2000, Windows 2003. Některé uváděné jsou oficiálně kompatibilní, ale nejsou už oficiálně podporovány, např. DOS a Windows 98.
• System Center Virtual Machine Manager - Produkt plánovaný na rok 2007 pro správu virtualizačních center používající virtualizační produkty firmy Microsoftu. Uváděny jsou:  Virtual Server 2005 R2 ve Windows 2003 Server R2 a Windows Server virtualization v novém Microsoft Windows Server codename Longhorn.
• Windows Hypervisor - technologie pro virtualizaci ve Windows Server Longhorn. Vyžaduje HW podporu virtualizace a umožňuje využívat až 8 CPU.
• Software Virtualization Solution - Produkt firmy Altiris. Umožňuje běh jednotlivých aplikací a souvisejících dat ve vlastním virtuálním prostředí nazývaných Virtual Software Packages. Vyzdvihována je eliminace konfliktů a snadná obnova jednotlivých aplikací. Primárně určeno pro testery a programátory.
• XEN - Open Source aplikace v prostředí Linux pro provozování VM na platformě X86. V roce 2006 přichází verze 3.0, kdy je vylepšena podpora pro HW podporu Virtualizace a možnost provozování systému Windows jako VM. S použitím ParaVirtualizace nabízí vysoký výkon virtuálních strojů a navíc za bezkonkurenční cenu. Zajímavou vlastností je online migrace na jiné PC.
• Další známý SW nejen pro Windows: Bochs, QEMU Simics, VMWare, OpenVZ, PearPC, TRANGO, Virtuozzo (další informace na Wikipedia).

Výhody a možnosti

• Pracovníci technické podpory - Snadné a rychlé přepnutí do verze operačního systému, ve kterém potřebujeme najít řešení problému, bez nutnosti chodit k jinému počítači.
• Vývojáři - rychlé vyzkoušení funkčnosti programu pod různými verzemi systémů.
• Běžní uživatelé - Ceněná především možnost používání starších aplikací, které v novém systému nefungují.
• Prezentace - Pro představení vlastností v různých prostředích a při požadavcích na více počítačů (prezentace a školení síťových nastavení).
• Výuka - Pro přípravu k výuce, samotnou výuku a ukázky může být výhodnější používat virtuální stroje. Reinstalace před každou hodinou nebo složité obnovy jsou minulostí.
• Virtuální Pevný disk (VHD - Virtual Hard Disk) - K získání virtuálního harddisku nepotřebujeme získat nový diskový oddíl. Disk je ve skutečnosti jeden soubor (*.vhd), který navíc lze snadno přenášet mezi počítači a zálohovat. Zajímavostí od Microsoftu je, že je možné použití v obou produktech Virtual PC a Virtual Server. Existují však některé nekompatibility, např. nefunkční soubory uložených stavů *.vsv. V závislosti na umístění souboru *.vhd můžou být uplatněny další prvky zabezpečení, jako je šifrování či omezení přístupu pro určitou skupinu uživatelů.
• Virtuální HW - Ve virtuálních systémech je emulován standardní HW, který se od skutečného liší. To má za následek snadnou přenositelnost a vysokou kompatibilitu. Nevýhodou je ztráta výkonu a některé související problémy, např. nejsou podporována USB zařízení vyžadující instalace ovladače (obvykle ze zařízení USB funguje jen myš a klávesnice). Pod Windows Vista je například emulována grafická karta S3Trio, i když skutečný HW má grafiku odlišnou.
• Stabilita - havárie virtuálního počítače nemá vliv na ostatní virtuální počítače nebo hostitelský systém.
• Konsolidace - možnost rozdělení fyzického HW na virtuální. Pokud každé oddělení ve firmě potřebuje vlastní server, může být vhodné využívat virtualizační technologie. Zde se prosazuje produkt Virtual Server 2005. Kromě vyšší bezpečnosti spočívající v oddělení serverů je brána v úvahu i úspora za pořízení HW vybavení a často efektivnější využití výkonu. Výkon současných serverů bývá využíván jen z části. Pokud je nutné více serverů, může být vhodné je provozovat virtuálně na jednom HW.
• Bez restartu a reinstalace -  Snadné vyzkoušení OS bez nutnosti reinstalace a restartu systému. Lze provozovat několik systémů bez nutnosti rozdělení disku a lze mít soubory virtuálních disků uloženy mimo počítač, při každé změně lze soubor někam nakopírovat a lze se velmi rychle vrátit ke stavu před změnou.

Nevýhody

• Výkon - Velká náročnost na výkon HW. Nemusí být vhodné pro hry a náročné aplikace pro grafiku a vysoký diskový výkon. Pokud chceme Virtuální stroje provozovat současně, může být vyžadováno obrovské množství RAM a výkonný CPU. Pro profesionální používání Virtual Server může být doporučeno více procesorů a umístění souboru s virtuálním diskem na jiný fyzický disk, než je Hostitelský OS. Pro zlepšení výkonu VM je nutné po instalaci OS do VM instalovat Virtual Machine Additions (podrobnější informace dále v článku).

Používání  Virtual PC

Virtual PC: Porovnání Virtuálního a Skutečného Hardware

• Virtual PC emuluje základní Hardware v PC (není emulován procesor). Pro porovnání uvádíme detekovaný HW ve skutečném stroji a emulovaný HW ve virtuálním stroji. Nevýhodou může být určitá ztráta výkonu a omezení používání některých HW částí. Obrovskou výhodou je vysoká kompatibilita a další možnosti poskytované virtualizací PC.
• Chybí podpora USB zařízení pro VM (silný argument pro podporu konkurenčního VMWare).
• Virtuální PC vyžaduje ovladače pro virtuální HW - Mnoho začátečníků s Virtual PC se chybně snaží do virtuálního stroje nahrát ovladače z hostujícího systému. Grafickou kartu je možné využívat pouze emulovanou S3.
• Pro službu RIS je vyžadována disketa RIS. Podpora PXE není podporována emulovanou síťovou kartou.
• Ve VM můžete nastavit velikost paměti RAM a velikost či počet virtuálních disků. Velikost RAM je pevně s VM svázána. Pokud spouštíte více VM, pak potřebujete pro fyzický počítač velké množství paměti.

Virtual PC Console

Základní konzola slouží pro správu jednotlivých VM a zprostředkovává přístup do dalších nastavení.

Virtual PC Settings dialog

V konzole označit  požadovaný VM a stisknout tlačítko Settings (nebo menu Edit - Settings / Host Key + E)

• Některé hodnoty lze nastavit, pouze pokud je VM nespuštěno nebo naopak pouze po naběhnutí systému ve VM.

Okno VM s nainstalovaným Windows 98

Vytvoření virtuálního stroje

Po spuštění stiskneme tlačítko New a v průvodci můžeme vybrat tři způsoby. Průvodce poskytuje celkem detailní nápovědu.:

• 1. Vytvořit virtuální stroj - Tato volba vás provede základní konfigurací k vytvoření nového virtuálního stroje.
• 2. Použít výchozí nastavení pro vytvoření virtuálního stroje. - Můžete automaticky vytvořit soubor *.vmc s výchozími nastaveními. Výsledný virtuální stroj nebude mít přidělený virtuální disk, takže si budete muset sami jeden vybrat pomocí dialogového okna Nastavení
• 3. Přidat již existující virtuální stroj - Můžete manuálně přidat virtuální stroj k Virtual PC Console z existujícího *.vmc souboru.

Vyžadované možnosti:

• Virtual Machine Name nad Location - Jméno a umístění souboru *.vmc. Pokud nám vyhovuje výchozí umístění  v adresáři Dokumenty \ My Virtual Machines folder, stačí zadat námi zvolený název, jinak je nutné zvolit přes tlačítko Browse..  i umístění souboru. Zvyklostí je jako jméno zvolit název OS běžícího v konkrétním virtuálním stroji. Já například zvolím g:\virtual\dos.vmc. Důležité: Výchozí umístění není voleno a doporučováno náhodně. Z důvodu zabezpečení a omezení přístupu k virtuálnímu disku od ostatních uživatelů je umísťováno právě do My Virtual Machine konkrétního uživatele.
• Operating System - Výběr operačního systému, který budeme instalovat. Dle výběru bude zvoleno výchozí doporučené nastavení pro operační paměť a velikost virtuálního disku. Pro vlastní nastavení slouží volba Other. Seznam produktů obsahuje pouze systémy podporované od MS, ale lze nainstalovat téměř jakýkoliv OS určený pro platformu X86, tedy například i některý z Linuxu.
• Memory - Volba doporučeného množství paměti na základě výběru operačního systému nebo vlastní zvolená velikost. Potřebné množství se určuje na základě požadavků hostitelského systému. Každý virtuální stroj si ukrojí svoji vlastní paměť + nutná paměť pro hostitelský OS.

1. Příklad využití paměti na PC s 1GB (1024MB) RAM:

• Virtual Hard Disk Options - výběr existujícího virtuálního disku (*.vhd) nebo tvorba nového.
• Virtual Hard Disk Location - Stejně jako pro soubor *.vmc volíme umístění a název pro virtuální disk, v našem případě g:\virtual\doshd.vhd. Pro detailní vlastnosti nového disku je vhodné zvolit průvodce pro virtuální pevné disky (Z menu File - Virtual Disk Wizard).
• Instalace se provede buď instalací OS nebo zkopírováním existujícího virtuálního disku s již nainstalovaným systémem. Po vytvoření virtuálního počítače je automaticky zobrazen v seznamu.
• Virtual PC vytváří dynamicky se zvětšující disk, a proto nabízí možnost nárůstu virtuálního disku až do plné volné kapacity diskového oddílu.

Virtuální pevné disky

• Dynamicaly expanding - Velikost disku se přizpůsobuje k maximální velikosti dat na něm uložených. Velikost se nezmenšuje (nepřizpůsobí) při smazání dat. To je nutné provést jeho editací. Výhodou je úspora místa. Pokud si nejsme jisti, jakou velikost disku skutečně využijeme, při vytvoření a následném formátování můžeme zvolit maximální velikost volného místa na disku v hostitelském systému, ale skutečná velikost souboru bude na základě skutečného objemu dat.
• Fixed size - Soubor s virtuálním diskem s pevnou velikostí. Velikost souboru i disku je stejná.
• Differencing - Rozdílový disk je vázán na existující disk. Všechny změny jsou uloženy do rozdílového.
• Linked to a hard disk - Odkazuje na fyzický disk ve vašem počítači. Určeno jen pro zkušené uživatele, neboť může dojít ke ztrátě dat. Doporučeno použít disk, na kterém nejsou data.
• Při instalaci je nutné disky rozdělit a formátovat stejně jako u nových disků u hostitelského systému. Do VM lze připojit 3 virtuální disky a s těmi lze dále pracovat dle zvyklostí v daném OS.

Instalace Windows Vista v prostředí Virtual PC 2004

• Virtuální PC se chová stejně jako klasický počítač, ale vše se děje v okně nebo nějakým způsobem přepínáme mezi Virtuálním a skutečným PC. Po spuštění je zobrazeno okno s virtuálním prostředím. Při prvním spuštění pouze zbývá určit, z které mechaniky nastartujeme instalaci systému. Vše další je stejné jako instalace klasického PC. 1. Nastartování instalace z CD či image CD. 2. Zahájení instalace, příprava a formátování virtuálního disku. 3. Nechat proběhnout a dokončit instalaci.
• Pokud nechcete použít DVD mechaniku a chcete použít *.iso soubor s funkcí "Capture ISO Image...", budete zklamáni. Virtual PC neumí číst *.iso soubory větší než 2GB. Alternativně můžete využít virtuální CD mechaniku v systému, např. daemon tools. Jedno z vylepšení verze 2007 je čtení velkých *.iso souborů.
• Pro instalaci jiných systémů je nutné hledat v manuálu. V některých případech nemusí být možné daný systém na emulovaném HW provozovat. Microsoft oficiálně podporuje pouze systémy uvedené v průvodci.
• Zabezpečení - Jak pro hostující, tak i hostovaný systém by měla být dodržována stejná pravidla pro bezpečnost, např. používání systému souborů NTFS, na obou systémech antivirový program, firewall a udržovat Windows aktualizovaný. Pro prostředí, kde chceme zakázat změnu nastavení VirtualPC, může být nastaveno vyžadování administrátorských oprávnění (Menu: File - Options - Security). Pro ochranu přístupu do Virtual PC lze nastavit heslo do Windows nebo do BIOS pro VM. Pozor! Heslo je uloženo jako součást nastavení VM a lze ho obejít vytvořením nové konfigurace pro VM a připojením existujícího virtuálního HDD.
• Vista jako hostitelský OS - Verze 2007 je optimalizována pod Vista. Současně je doporučeno využívat HW podporu nových procesorů. Stinná stránka je nutnost velikosti RAM, kdy pro Vista potřebujeme 512MB RAM a 64MB pro Virtual PC.

Nastavení v levém dolním rohu okna VM

• Floppy Disk Settings - možnost používání virtuálních disket.
• CD/DVD Drive Settings - 1. Capture Iso Image - možnost připojení ISO obrazu, ten se pak tváří jako Virtuální CD mechanika. 2 Release - Odpojení fyzické techniky nebo ISO obrazu. 3. Use Physical Drive - Dle počtu mechanik můžeme mezi nimi vybírat, která mechanika bude aktivní, současně to může být pouze jedna.
• Shared Folder - Sdílené složky umožní přesouvat soubory mezi virtuálním diskem ve VM a diskem na hostitelském PC. Pokud není podporováno, lze využít síťové disky, FTP či obdobné sítové věci.

Networking

• Síť lze nastavit ve více režimech.
• Not connected - Nepřipojeno. Síťová karta ve VM se tváří, jako by byl kabel odpojen.
• Local only - Volba pro vytvoření sítě mezi virtuálními stroji. Síťové prostředky hostitelského stroje nebo fyzické sítě nebudou dostupné.
• Via Compatible Fast Ethernet Adapter (Network adapter on the physical computer) - Jméno adaptéru z hostitelského počítače. VM bude po správném nastavení připojen do fyzické sítě. Pozor na zabezpečení, VM může být viděn a ohrožen jako kterýkoliv jiné PC v síti.
• Shared networking (NAT) - Zvláštní druh připojení, kdy se hostitelský počítač chová jako Router + NAT a ve VM je automaticky přidělena nějaká IP adresa pro připojení k Internetu. Virtuální PC není přístupný z dalších počítačů. Nastavení se doporučuje pro nezabezpečené počítače, případně před instalací aktualizací a provedení dalších zabezpečení.
• Další: Virtual PC Networking For CRM Images, MS KB: The virtual machine networking settings in Virtual PC 2004

Virtual PC Options

Menu File - Options

• Zde lze ovlivnit výkon, zabezpečení, nastavení klávesnice, myši a některá další nastavení.

Konfigurační soubory:

• Virtual machine configuration (.vmc) files - Konfigurační soubory ve formátu XML
• Virtual hard disk (.vhd) files - Soubor virtuálního pevného disku, obsahuje samotný Operační systém, aplikace a data.
• The saved-state (.vsv) files - soubory s uloženým stavem OS, obdoba režimu spánku.
• Undo disk (.vud) - Při používání Undo disk můžeme všechny provedené změny v systému uložit do tohoto zvláštního disku a dle potřeby později změny smazat nebo uplatnit do hlavního virtuálního disku.

Virtual Machine Additions

• Instalací rozšíření do hostovaného OS získáte několik vylepšení - obvykle zvýšení výkonu, celková podpora běhu systému ve virtuálním prostředí, synchronizaci času a přídavné funkce pro správu. Důležitý je například sdílený adresář pro přesun a kopírování mezi hostitelským a hostovaným PC. Při přechodu z VirtualPC 2004 na Virtual Server by mělo být Virtual Machine Additions přeinstalováno.
• Instalace se provede: 1. Spuštěním virtuálního stroje. 2. Spuštěním průvodce pro instalaci Virtual Machine Additions a.) přepnutí se přes menu: Action - Install or Update Virtual Machine Additions (Right Alt+I)
• Nové Virtual Machine Additions z novějšího Virtual Server 2005 lze využít i ve Virtual PC 2004. Z počítače s Virtual Server 2005 získejte soubor VMAdditions.iso (obvykle v adresáři C:\Program Files\Microsoft Virtual Server\Virtual Machine Additions). Ve VM, kam chcete Virtual Machine Additions nainstalovat, připojte soubor VMAdditions.iso jako CD jednotku (menu - Capture ISO Image..). V některých případech to nemusí fungovat korektně a je vhodné VMAdditions přeinstalovat rozšířeními v daném provozovaném Virtual PC nebo Virtual Server. Systémy by se měly před přesunem do jiného virtuálního prostředí vypnout a nepřenášet uložené stavy v souborech *.sav.

Klávesové zkratky:

• Pokud bychom někoho posadili před VM v celoobrazovkovém režimu, pravděpodobně nepozná, že jde o virtuální PC. Instalace i práce jsou stejné s výjimkou některých klávesových zkratek a některých omezení.
• Host key (Pravý Alt) - Speciální funkční klávesa. Pokud není nainstalováno Virtual Machine Additions, slouží k přepnutí mezi prostředím hostitelského počítače a prostředí VM.
• Host Key + Enter - Přepínání mezi celoobrazovkovým režimem
• Host Key + Del - Ctrl+Alt+Del
• Host Key + P - Pause
• Host Key + R - Reset
• Host Key + F4 - Close..
• Host Key + I - Install or Update Virtual Machine Additions
• Host Key + E - Settings
• Host Key + A - Select All / Host Key + C - Copy

Poznámky

• Pro případnou pomoc zkuste využít naše odkazy nebo diskusní skupinu microsoft.public.virtualpc
• Přenos daného VM počítače lze přenést na jiný skutečný pomocí programu Ghost. Pozor na HW konflikty nového HW. Možné je využít opravu systému. Spíš doporučuji to nedělat.
• Změnu MAC adresy ve VM docílíme smazáním hodnoty <ethernet_card_address> v souboru *.vmc.

Příbuzné odkazy

Seznam Odkazů»Software»Virtual PC

Tisk Verze pro tisk | Doporučit Poslat odkaz přes email