Понятие виртуального ресурса

Виртуальный ресурс моделируется некоторым процессом, для построения виртуального ресурсы используются реальные ресурсы. Цель – предоставить пользователю или программам и ресурс с лучшими характеристиками или множеством устройств.

Примеры виртуальных ресурсов

очередь заявок от отдельных процессов к интервальному таймеру.

Это устройство реально присутствует в системе в одном экземпляре, но на его основе средствами соответствующего распределителя строится произвольное число виртуальных интервальных таймеров. Для этого заявки упорядочиваются по возрастанию требуемых значений временных интервалов, и обслуживание начинается с заявки на меньший интервал. После очередного прерывания на таймере устанавливается интервал, равный разности между моментом времени, когда должно произойти следующее прерывание, и моментом времени возникновения текущего прерывания.

Виртуальная память

Она является представителем виртуального ресурса, построенного на базе эластичного пассивного ресурса.

В Windows используется так называемый файл подкачки pagefile.sys (скрытый и системный, обычно находится на диске C), представляющий своего рода «расширение» оперативной памяти компьютера и обеспечивающий работу программ даже в том случае, когда физической памяти RAM недостаточно.

Виртуальные каналы ввода – вывода

Переключение канала во времени между нуждающимися в нем устройствами происходит таким образом, что для каждого устройства создается иллюзия использования собственного канала. Канал, разделяемый таким образом, называется мультиплексным.

В ОС UNIX путем виртуализации драйверы различных по видам доступа ПУ создают для пользователя видимость, что он работает с устройствами, обеспечивающими передачу и хранение прямоадресуемых блоков по 512 байт.

Интересным примером виртуального устройства является нулевое устройство NUL.При направлении на него данных они неограниченно поглощаются, а при попытке чтения с него сразу выдается признак конца файла.

Виртуальный принтер — это программа, интерфейс которой аналогичен обычному драйверу принтера, но реальным принтером она не управляет. Когда пользователь запускает печать документа на таком принтере, программа определённым образом обрабатывает полученный поток графических команд, а результат обработки обычно записывается в файл.

Виртуальная машина (VM, от англ. virtualmachine) — программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы) или виртуализирующая некоторую платформу и создающая на ней среды, изолирующие друг от друга программы и ОС

Виртуальная машина исполняет некоторый машинно-независимый код или машинный код реального процессора. Помимо процессора, ВМ может эмулировать работу как отдельных компонентов аппаратного обеспечения, так и целого реального компьютера (включая BIOS, оперативную память, жёсткий диск и другие периферийные устройства). В последнем случае в ВМ, как и на реальный компьютер, можно устанавливать операционные системы (например, Windows можно запускать в виртуальной машине под Linux или наоборот). На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин

Виртуальные машины могут использоваться для:

• защиты информации и ограничения возможностей программ (песочница — специально выделенная среда для безопасного исполнения компьютерных программ. Представляет собой жёстко контролируемый набор ресурсов для исполнения гостевой программы — например, место на диске или в памяти. Доступ к сети, возможность сообщаться с главной операционной системой или считывать информацию с устройств ввода обычно либо частично эмулируют, либо сильно ограничивают);

• исследования производительности ПО или новой компьютерной архитектуры;

• эмуляции различных архитектур (например, эмулятор игровой приставки);

• тестирования и отладки системного программного обеспечения.

Драйвера устройства

Драйвер— компьютерное программное обеспечение, с помощью которого другое программное обеспечение (операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Обычно с ОС поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

В общем случае драйвер не обязан взаимодействовать с аппаратными устройствами, он может их только имитировать (например, драйвер принтера, который записывает вывод из программ в файл), предоставлять программные сервисы, не связанные с управлением устройствами (например, /dev/zero в Unix, который только выдаёт нулевые байты), либо не делать ничего (например, /dev/null в Unix и NUL в DOS/Windows).

Операционная система управляет некоторым «виртуальным устройством», которое понимает стандартный набор команд. Драйвер переводит эти команды в команды, которые понимает непосредственно устройство. Эта идеология называется «абстрагирование от аппаратного обеспечения».

Драйвер состоит из нескольких функций, которые обрабатывают определенные события операционной системы. Обычно это 7 основных событий:

1. Загрузка драйвера. Драйвер регистрируется в системе, производит первичную инициализацию и т. п.

2. Выгрузка. Драйвер освобождает захваченные ресурсы — память, файлы, устройства и т. п.

3. Открытие драйвера. Начало основной работы. Обычно драйвер открывается программой как файл, функциями CreateFile() в Win32 или fopen() в UNIX-подобных системах.

4. Чтение/Запись: программа читает или записывает данные из/в устройство, обслуживаемое драйвером.

5. Закрытие: операция, обратная открытию, освобождает занятые при открытии ресурсы и уничтожает дескриптор файла.

6. Управление вводом-выводом (англ. IO Control, IOCTL). С помощью этого интерфейса программа может послать специальную команду, которую поддерживает данное устройство. Например, для SCSI-устройств можно послать команду GET_INQUIRY, чтобы получить описание устройства. В Win32-системах управление осуществляется через API-функцию DeviceIoControl(), в UNIX-подобных — с помощью ioctl().