CC BY
0
УДК 004.45
ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ ВИРТУАЛИЗАЦИИ В IT-СФЕРЕ КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
Н.В. Саидов Научный руководитель - О.Н. Моргунова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: nazar-saidov1999@mail.ru
В работе рассматривается краткая история развития механизмов виртуализации, применение данной технологии в различных областях информационных технологий. Также в статье приводятся способы и методы использования виртуализации в космической отрасли.
Ключевые слова: Виртуализация, информационные технологии, гипервизор, операционные системы, космическая отрасль.
APPLICATION OF VIRTUALIZATION MECHANISMS IN THE IT-SPHERE
OF THE SPACE INDUSTRY
N.V. Saidov Scientific Supervisor - O.N. Morgunova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: nazar-saidov1999@mail.ru
The paper deals with the brief history of the development of virtualization mechanisms, the use of this technology in various fields of information technology. The article also describes the ways and methods of using virtualization in the space industry.
Keywords: Virtualization, information technology, hypervisor, operations system, space industry.
В жизни любого человека, работающего с информационными технологиями, а в особенности с различными операционными системами (ОС), термин «виртуализация» уже давно вошёл в сознание и не ассоциируется с чем-то неизведанным. Однако, в 60-х гг. прошлого века о виртуализации почти ничего не было известно, компьютерная эра только зарождалась. Разработки в данной области велись ведущими разработчиками таких компаний, как General Electic (GE), Bell Labs, IBM.
Рассмотрим более подробно термин «виртуализация» с разных сторон. В широком смысле виртуализация - сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется [1]. Продуктом виртуализации является нечто удобное для использования, имеющее на самом деле более сложную или совсем иную структуру, отличную от той, которая воспринимается при работе с объектом.
В компьютерных технологиях под термином «виртуализация» обычно понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, которая «инкапсулирует» (скрывает в себе) собственную реализацию [2]. Стоит отметить, что до конца 90-х гг. никто кроме IBM так и не решался использовать эту оригинальную технологию всерьез. В 90-х гг. стали очевидны перспективы подхода виртуализации: с
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
ростом аппаратных мощностей предоставляется возможность использовать несколько виртуальных машин на одной физической платформе.
На сегодняшний день лидерами на рынке информационных технологий в области виртуализации являются такие компании как Oracle с их VirtualBox, VMware c их VMwareWorkstation.
Рассмотрим основные сферы применения данной технологии и попробуем выявить её дальнейшие перспективы в космической отрасли.
Виртуализация широко применяется при работе с серверами. Она позволяет на одной физической машине запускать несколько виртуальных, каждая из которых имитирует работу отдельного сервера. Виртуализация серверов удобное средство там, где существует потребность в сокращении аппаратных ресурсов, так как эти функции возлагаются на виртуальную машину. Компания сможет сэкономить на покупке и модернизации оборудования, снизить энергопотребление системы.
Также, виртуализация - это отличный помощник при работе с данными. Обеспечивается рост производительности, отказоустойчивости, становиться значительно проще управлять любыми объёмами данных. При работе с данными механизмы виртуализации помогают оптимизировать дисковое пространство, упростить копирование и организовать более удобное хранение данных.
Если речь идёт о виртуализации операционных систем, то центральным понятием является гипервизор, называемый также «Монитор виртуальных машин». Гипервизор -минимальная ОС (микроядро или наноядро) - программное обеспечение (ПО), позволяющее виртуализировать системные ресурсы, обеспечивает одновременное, параллельное выполнение нескольких ОС на одном и том же хост-компьютере. Гипервизор является связующим звеном между гостевыми системами и аппаратурой, существенно увеличивает быстродействие платформы. Гипервизор проще ОС, поскольку он занимается только эмулированием нескольких копий оборудования. Основным преимуществом такого подхода является тот факт, что авария одной виртуальной машины не приводит к аварии любой другой машины. На виртуализированной системе разные серверы могут запускаться на разных виртуальных машинах, поддерживая тем самым модель частичных отказов, характерную для мультикомпьютеров, но при меньшей стоимости и более простом обслуживании. Теперь на одном и том же оборудовании можно запускать несколько разных ОС, получая преимущества изолированности виртуальных машин.
Механизмы виртуализации позволяют работать даже с отдельными приложениями. С таким подходом приложения не требуют установки в операционную систему - их достаточно просто запускать на выбранной машине. При этом эмулируются те компоненты ОС, которые нужны приложению для нормальной работы. Каждое приложение получает свою изолированную среду, в которой работает независимо от остального ПО.
Рассмотренные выше сферы применения виртуализации в информационных технологиях заставляют задуматься о применении данной технологии в космической и авиационной отраслях.
Стоит отметить, что компании Vector и Citrix создали программное обеспечение Galactic Sky, которое позволит разработчикам создавать, тестировать и проводить симуляции приложений без необходимости строить или запускать собственные спутники. Ресурсы на орбите будут настраиваться в динамическом режиме, поэтому разработчики сервисов смогут проверять свои идеи практически в реальном времени [3]. Однако хочется отметить другое, более существенное преимущество использования механизмов виртуализации - сокрытие значимой информации, получаемой со спутников и других различных летательных аппаратов.
Так как современные спутники и другие объекты аэрокосмической отрасли работают на ПО, встаёт вопрос о защите значимых данных, получаемых со спутника, потому что любая информационная система может быть подвергнута атаке извне. Например, рассмотрим ОС Windows, которая, как известно, может подвергаться атакам со стороны злоумышленников
для получения коммерческой информации или персональных данных пользователя. Данная проблема частично решается использованием антивирусных программ или брандмауэра, однако не гарантирует максимальной защиты, так как вирусные программы появляются с каждым годом и их сложность постоянно увеличивается. Механизмы виртуализации позволяют избежать подобных проблем, так как имеют собственное ядро.
Другое преимущество использования механизмов виртуализации - это защита ПО летательных аппаратов. Современные самолёты содержат в себе программные элементы управления. В основе разработки ПО авиатехники лежит основополагающий стандарт RTCA\DO-178B. Результатом первичного проектирования является модель системы, обычно выполненная в средах Matlab\Simulink. Виртуализация отдельного ПО для самолётов позволит предотвратить несанкционированные действия в контур управления самолётом, что в свою очередь не допустит аварии и гибели людей. Виртуализация становится ближе к людям: упрощаются интерфейсы для использования виртуальных машин, появляются, не закрепленные пока официально, соглашения об использовании различных средств и техник, упрощается миграция с одной виртуальной платформы на другую. Безусловно, виртуализация займет свою нишу в списке необходимых технологий и инструментальных средств при проектировании IT-инфраструктуры и космической отрасли. Обычные пользователи также найдут свое применение виртуальным машинам. С ростом производительности аппаратных платформ настольных компьютеров появится возможность поддерживать на одной машине несколько пользовательских окружений и переключаться между ними. Производители аппаратного обеспечения также не собираются оставаться на месте: помимо существующих техник аппаратной виртуализации, вскоре появятся аппаратные системы, нативно поддерживающие виртуализацию и предоставляющие удобные интерфейсы для разрабатываемого программного обеспечения. Это позволит быстро разрабатывать надежные и эффективные платформы виртуализации.
Библиографические ссылки
1. Розенблюм М., Гарфинкел Т. Мониторы виртуальных машин: современность и тенденции. М.: Открытые системы, 2005. 7 с.
2. Богданов А.В. Виртуализация: новые возможности известной технологии: монография / А. В. Богданов, Е. Н. Станкова, В.В. Мареев. - СПб.: Институт высокопроизводительных вычислений и интегрированных систем, 2009. 36 с.
3. Решения Citrix в виртуализации [Электронный ресурс] URL: http://www.citrix.ru/solutions/cloud-services/overview.html (дата обращения 19.03.2021)
© Саидов Н.В., 2021
