виртуальная машина для windows 10 для чего
Hyper-V для разработчиков под Windows 10
Hyper-V более известен как технология виртуализации серверов; однако, начиная с Windows 8, он также доступен в клиентской операционной системе. В Windows 10 мы значительно улучшили работу, сделав Hyper-V отличным решением для разработчиков и ИТ-специалистов.
Microsoft Hyper-V, кодовое название Viridian, — это нативный (тип 1) гипервизор, который, в отличие от VMware Workstation, VirtualBox и других гипервизоров типа 2, работает непосредственно на оборудовании. Впервые он был выпущен в Windows Server 2008 и позволяет запускать виртуальные машины в системах x86-64.
Hyper-V позволяет разработчикам быстро разгонять виртуальные машины для разработки на Windows 10 с превосходной производительностью, но он также используется в нескольких других функциях разработки в качестве серверной технологии, например, в таких как эмулятор Android, подсистема Windows для Linux 2 (WSL2) или контейнеры Docker. В этой статье мы кратко рассмотрим, как Hyper-V в Windows 10 может помочь разработчикам.
Быстрое создание коллекции виртуальных машин
Во-первых, давайте начнем с одной из основных функций для создания виртуальных машин. Теперь вы можете не только создавать виртуальные машины Hyper-V, устанавливая их с помощью файла ISO; вы можете использовать Hyper-V Quick Create VM Gallery, чтобы быстро создать новую среду разработки Windows 10 или даже виртуальную машину Ubuntu. Инструмент загрузит предварительно настроенную виртуальную машину Hyper-V с Windows 10 и средой разработки Visual Studio или Ubuntu 18.04 или 19.04. При желании вы также можете создавать собственные образы виртуальных машин Quick Create и даже делиться ими с другими разработчиками.
Подсистема Windows для Linux 2 (WSL 2)
С подсистемой Windows для Linux Microsoft перенесла среду Linux на Windows 10 desktop и позволяет запускать среду GNU/Linux — включая большинство инструментов, утилит и приложений командной строки — непосредственно в Windows без изменений, без издержек полноценных виртуальных машин. В последних версиях Windows 10 Insider Preview Microsoft выпустила превью WSL 2. WSL 2 использует технологию виртуализации Hyper-V для изоляции и виртуализации WSL в серверной части. Это обеспечивает не только преимущества безопасности, но и огромный прирост производительности. Подробнее о подсистеме Windows для Linux 2 вы можете узнать здесь.
Расширенный режим сеанса для обмена устройствами с вашей виртуальной машиной
Чекпоинты
Огромным преимуществом виртуализации является возможность легко сохранять состояние виртуальной машины, что позволяет вам возвращаться назад или вперед в определенный момент времени. В Hyper-V эта функция называется контрольной точкой виртуальной машины, ранее была известна как снимок виртуальной машины.
Hyper-V знает типы контрольных точек:
Тип контрольной точки может быть установлен виртуальной машиной. Оба типа чекпоинтов имеют разные преимущества и недостатки. В последних версиях Hyper-V продакшн-контрольные точки выбираются по умолчанию. Однако вы можете легко изменить это с помощью настроек диспетчера Hyper-V или PowerShell. На моем клиентском компьютере с Windows 10 я предпочитаю использовать стандартные контрольные точки, поскольку он также сохраняет состояние памяти виртуальной машины, однако в системах с продакшн-серверами я настоятельно рекомендую использовать продакшн-контрольные точки, и даже в этом случае вам следует соблюдать осторожность.
NAT сети
Одной из особенностей, которые были очень болезненными в прошлом, была сеть. С появлением опции переключения NAT в виртуальном коммутаторе Hyper-V теперь вы можете легко подключить все ваши виртуальные машины к сети, к которой подключен ваш хост. В Windows 10 вы получите переключатель по умолчанию для подключения ваших виртуальных машин. Если этого недостаточно или вы хотите использовать виртуальный коммутатор NAT на сервере Hyper-V, вы можете использовать следующие команды для создания виртуального коммутатора и правила NAT.
Вы можете узнать больше о Hyper-V NAT сетях здесь.
Запускайте контейнеры Windows и Linux в Windows 10
Контейнеры являются одной из самых популярных технологий прямо сейчас, с Docker Desktop для Windows вы можете запускать их на своем компьютере с Windows 10. По умолчанию Windows использует технологию Hyper-V, чтобы создать дополнительную защиту между контейнером и операционной системой хоста, так называемыми контейнерами Hyper-V. Эта функция также позволяет запускать Windows и Контейнеры Linux в Windows side-by-side без необходимости запуска полной виртуальной машины Linux в Windows 10.
PowerShell Direct и HVC
Если вы хотите взаимодействовать с вашей виртуальной машиной, работающей под управлением Windows 10, вы можете использовать диспетчер Hyper-V и консоль для непосредственного взаимодействия с операционной системой. Однако есть также два других варианта, которые позволяют вам управлять виртуальными машинами и получать к ним доступ с помощью командной строки. PowerShell Direct позволяет создавать сеанс удаленного взаимодействия PowerShell для виртуальной машины с использованием шины VM, так что никаких сетей не требуется. То же самое касается виртуальных машин Linux и инструмента HVC, который позволяет создавать SSH-соединение непосредственно с виртуальной машиной. Оба варианта также позволяют копировать файлы на виртуальные машины и с них.
Это очень удобно, если вы настроили некоторую автоматизацию, и вам нужно выполнить некоторые команды на виртуальной машине.
Windows песочница
Песочница Windows — это новая функция в Windows 10, выпущенная в версии 1903. Песочница Windows использует технологию Hyper-V для предоставления Windows 10 Sandbox. Песочница позволяет раскрутить изолированную временную среду рабочего стола, где вы можете запускать ненадежное программное обеспечение. Песочница отлично подходит для демонстраций, разработки, тестирования, устранения неполадок или для работы с вредоносными программами. Если вы закроете песочницу, все программное обеспечение со всеми его файлами и состоянием будет удалено навсегда. Это виртуальные машины с Windows 10, их преимущество в том, что они встроены в Windows 10, поэтому они используют существующую ОС, что обеспечивает более быстрый запуск, лучшую эффективность и удобство в обращении без потери безопасности.
Опыт Windows Sandbox также можно настроить с помощью файлов конфигурации. Таким образом, вы можете добавить дополнительное программное обеспечение и инструменты в свою Windows Sandbox.
Windows Defender Application Guard
Это может быть не связано непосредственно с развитием. Тем не менее, я думаю, что такое происходило с каждым. Мы видим ссылку, и мы не уверены, точно ли это доверенный сайт или это вредоносный сайт. С Windows Defender Application Guard мы получаем изолированный браузер, который защищает нас от вредоносных веб-сайтов и программного обеспечения. Если пользователь переходит на ненадежный сайт через Microsoft Edge или Internet Explorer, Microsoft Edge открывает сайт в изолированном контейнере с поддержкой Hyper-V, который отделен от операционной системы хоста.
Hyper-V Battery Pass-through
Эта особенность больше об удобстве. Если вы работаете и разрабатываете внутри виртуальной машины и используете консоль виртуальной машины в полноэкранном режиме, вы можете не заметить, когда у вашего ноутбука разрядился аккумулятор. Благодаря функции Hyper-V Battery Pass-through гостевая операционная система внутри виртуальной машины знает о состоянии батареи. Функция виртуальной батареи Hyper-V включена по умолчанию и работает с виртуальными машинами Windows и Linux.
Вложенная (Nested) виртуализация
Вложенная виртуализация позволяет запускать виртуализацию на виртуальной машине, в основном, как на начальном этапе для виртуальных машин. С Hyper-V вы можете запускать Hyper-V на виртуальной машине Hyper-V. Это интересно для пары разных сценариев. Во-первых, вы можете создать виртуальный хост Hyper-V для тестирования и лабораторных работ, или, что еще важнее, вы можете запускать контейнеры Hyper-V или Windows Sandbox на виртуальной машине. И еще одна замечательная особенность Nested Virtualization: она также работает с виртуальными машинами в Microsoft Azure.
Для включения nested-виртуализации внутри Hyper-V, вы можете изучить этот гайд.
Эмулятор Visual Studio для Android
Если вы используете Visual Studio для создания приложений Android, я уверен, что вы уже использовали Эмулятор Visual Studio для Android. Фича позволяет разработчикам использовать эмулятор Android с аппаратным ускорением, не переключаясь на гипервизор Intel HAXM, что обеспечивает им еще большую производительность и скорость.
Как настроить Hyper-V на Windows 10
Теперь, как вы можете видеть, Hyper-V является отличным инструментом для разработчиков и используется для множества различных функций. Чтобы установить Hyper-V, вы должны проверить следующие требования на вашем компьютере:
Что такое виртуальная машина и зачем она нужна
Выясняем, что представляют собой виртуальные машины, как ими пользоваться и зачем они вообще нужны.
Что такое виртуальная машина?
Виртуальная машина (ВМ, VM) – это виртуальная среда, работающая как настоящий компьютер, но внутри другого компьютера. Если выражаться проще, то это приложение, которое имитирует компьютер с полноценной операционной системой и аппаратным обеспечением.
Она запускается на изолированном разделе жесткого диска, установленного в компьютере-хосте (так называют системы, в рамках которых запускают ВМ). Благодаря виртуальным машинам пользователи могут тестировать программное обеспечение в различных окружениях (системах, конфигурациях и т.п.) на своем ПК без необходимости запускать и настраивать отдельное устройство.
Как работают виртуальные машины?
Определение виртуальной машины дает базовое понимание того, как все устроено, но мы пойдем чуть дальше. Запуск VM возможен благодаря технологии виртуализации. Она позволяет использовать существующее «железо» для создания его виртуальных копий. Виртуализация имитирует аппаратное обеспечение в цифровом виде для запуска нескольких полноценных операционных систем на одном компьютере поочередно или одновременно. Физическое «железо» в этом случае называется хостом, а виртуальное – гостевой ОС.
Весь процесс управляется приложением, которое называют гипервизором. Гипервизор отвечает за распределение физических ресурсов между виртуальными системами, выделении определенного количества оперативной памяти или пространства на жестком диске. Также он контролирует все процессы, запущенные в гостевых ОС, чтобы не произошло избыточной нагрузки и сбоев в работе систем из-за нехватки ресурсов.
Типы виртуальных машин
По типу ВМ делятся на виртуализацию процесса и виртуализацию ОС. В первом случае виртуальная машина отвечает только за работу конкретного приложения/процесса. По такому принципу работает язык программирования Java. Утилиты, написанные на нем, запускаются только в специальных виртуальных машинах – «прослойках» между аппаратной частью ПК и непосредственно приложением. Во втором случае речь идет об эмуляции полноценной системы.
Также ВМ иногда делят на категории по типу виртуализации:
Аппаратная виртуализация. Когда ВМ взаимодействует с физическим оборудованием ПК.
Программная. Когда виртуальная машина генерирует «новый ПК» на уровне ПО и использует его для запуска других систем.
Также есть виртуализация накопителей (когда несколько физических хранилищ данных объединяются в одно) и сети (когда несколько физически разных сетей формируют одну виртуальную).
Зачем нужны ВМ?
Виртуальные машины используются в бизнес-среде. Разработка большого количества сервисов сейчас не обходится без ВМ или контейнеров. Разработчики используют их, чтобы гарантировать легкую расширяемость продукта и высокую производительность независимо от количества пользователей.
Некоторые разработчики используют ВМ в утилитарных целях, чтобы проверять работоспособность своих проектов. А кто-то таким образом знакомится с новыми для себя операционными системами. Впрочем, обо всем подробнее.
Тестирование ПО
Благодаря виртуальным машинам, можно тестировать написанный код в различных операционных системах и графических средах, не используя для этого отдельные компьютеры.
Можно запустить на одном ПК несколько ВМ параллельно и запускать в них разрабатываемое приложение. С помощью виртуальных машин можно создать несколько «цифровых компьютеров» с различными характеристиками, чтобы узнать, как ваша программа/сервис будет работать на более слабых устройствах.
Разработка в безопасной среде
Иногда вести разработку на хостовой операционной системе небезопасно. Из-за прямого подключения к корпоративной сети, из-за активности других приложений либо из-за непредсказуемого поведения написанного кода.
Поэтому можно быстро и дешево (или даже бесплатно) организовать безопасную рабочую среду, где можно тестировать любой код, не переживая, что он как-то навредит основной системе или к нему кто-то получит доступ извне.
Виртуальную машину можно лишить доступа к некоторым компонентам ПК или к сети.
Знакомство и работа с новыми ОС
Используя ВМ, можно из праздного интереса установить на ПК какой-нибудь дистрибутив Linux или другую ОС. Неплохой вариант для тех, кто ничем кроме Windows не пользовался и хочет узнать, как там поживают пользователи Linux.
Еще один распространенный сценарий – установка Windows параллельно с macOS в качестве виртуальной машины, чтобы пользоваться эксклюзивными для системы Microsoft продуктами.
Развертывание дополнительных инстансов приложения
Виртуальные машины можно использовать для параллельного запуска нескольких инстансов (то есть действующих копий) одной программы. Это может быть полезно как на этапах тестирования, так и после запуска какого-либо онлайн-сервиса. По такому принципу (если говорить совсем уж обобщенно и абстрактно) работают контейнеры Docker.
Размещение ПО на удаленных серверах
Технологии виртуализации используются на хостинговых платформах. Например, VDS (или VPS) – это Virtual Dedicated Server, то есть виртуальный сервер, имитирующий реальное железо.
На одном физическом сервере несколько VDS запускаются параллельно и работают как отдельные компьютеры для вебмастеров, заплативших за услуги хостинг-провайдера.
Преимущества ВМ
Исходя из описанных выше сценариев применения, можно вывести три основных преимущества виртуальных машин над реальным аппаратным обеспечением:
ВМ можно установить на любой компьютер. ВМ поддерживают любые ОС, поэтому можно сэкономить окружающее пространство, деньги на покупку дополнительного оборудования и время на установку и настройку компьютеров. 
На виртуальные машины можно устанавливать устаревшие операционные системы, поддерживающие разного рода архаичное программное обеспечение. Не придется содержать устаревшие компьютеры для их запуска и использования.
ВМ легче перезапустить/перенастроить и заново вернуть к работе в случае форс-мажора.
Недостатки ВМ
Из минусов виртуальных машин обычно выделяют два наиболее значимых. Во-первых, стабильность. Большое количество виртуальных машин, запущенных на одном устройстве, могут привести к снижению стабильности и скорости работы основной операционной системы. Хост-компьютер должен соответствовать высоким системным требованиям, что может дорого стоить и ограничивать пользователей в выборе форм-фактора устройства.
Во-вторых, производительность. Даже на мощных ПК виртуальные машины работают ощутимо медленнее, чем хост-система. Нет полноценного контакта ПО с аппаратным обеспечением. Поэтому заставить работать приложения в ВМ так же быстро, как на стандартной ОС, не получится.
Сравнение контейнеров с виртуальными машинами
Принципиальное отличие контейнеров от ВМ заключается в масштабе. Виртуальные машины имитируют полноценный ПК. В них устанавливается система для решения задач пользователя. Контейнеры созданы для изолированного запуска единичных приложений и зависимых компонентов, необходимых для запуска и работы этого приложения.
Контейнеры легче как в плане физического размера, так и в плане скорости освоения. Настроить контейнеры для решения задач бизнеса проще, а возможность взаимодействовать напрямую с ядром системы позволяет загружать изолированные программы быстрее.
Виртуальные же машины куда функциональнее и позволяют запускать в отдельном программном окружении большое количество систем, программ и т.п.
Лучшие программы для создания и настройки ВМ
Чтобы начать работу с виртуальными машинами, нужна специальная программа. Это инструмент, задействующий системные технологии виртуализации, чтобы использовать аппаратное обеспечение хост-системы для запуска дополнительных ОС в изолированном программном пространстве.
Их довольно много, но мы рассмотрим лишь несколько ключевых, использующихся чаще всего.
VirtualBox
Бесплатный продукт компании Oracle, позволяющий создавать ВМ на Windows, macOS и Linux. VirtualBox не обладает высокой производительностью и функционально отстает от конкурентов, но это та цена, которую необходимо заплатить за безвозмездное использование программы.
Ограничений по выбору ОС для запуска в VirtualBox почти нет. Можно найти образ практически любой операционной системы и спокойной установить ее в ВМ. Это касается даже проприетарных разработок компании Apple (но не всех; некоторые современные версии macOS все еще не поддерживаются).
В VirtualBox можно тонко настроить выделенные на ВМ ресурсы и выдать разрешение на использование гостевой системой тех или иных аппаратных составляющих.
VMWare Workstation
Продвинутое решение для профессионалов, нуждающихся в удобном и эффективном рабочем пространстве для виртуализации.
Из важных преимуществ VMWare Workstation стоит выделить поддержку Windows Hyper-V и кластеров Kubernetes. Первое позитивно сказывается на совместимости различных видов оборудования с системами, установленными в ВМ. Второе – позволяет создавать контейнеры и управлять ими из командной строки Windows и Linux.
Стандартная версия VMWare Workstation обойдется примерно в 15 тысяч рублей. Есть бесплатный тестовый период. Можно опробовать все функции утилиты в течение 30 дней.
Parallels Desktop
Лучшая утилита для создания и настройки ВМ на компьютерах Apple. Parallels Desktop – самый быстрый и эффективный способ запустить Windows или отдельные приложения для Windows в macOS.
Из важных плюсов PD стоит выделить тесную интеграцию с компонентами Windows. Можно запускать отдельные win-приложения в графической среде macOS, будто это нативные программы, а не утилиты из виртуальной машины.
В Parallels Desktop есть функция автоматической загрузки, установки и настройки ВМ. Нужно просто указать нужную ОС (на выбор есть Windows, Debian, Fedora, Ubuntu, Android и т.п.) и нажать на кнопку «Установить».
Базовая лицензия Parallels Desktop стоит 4788 рублей.
Microsoft Hyper-V
Microsoft Hyper-V – это встроенная в Windows технология виртуализации, объединенная с одноименным приложением для создания новых ВМ и работы с ними.
Для активации Hyper-V нужно установить последнюю версию Windows 10 Pro, а затем прописать в консоли Power Shell команду для активации технологии виртуализации.
Здесь, как и в случае с Parallels, есть функция быстрого создания виртуальных машин. Можно выбрать одну из предложенных систем (Windows, Ubuntu) или установить систему на выбор, загрузив подходящий образ из сети.
Плюсы Hyper-V кроются в тесной интеграции оного с другими компонентами Windows и аппаратным обеспечением компьютера. Это положительно сказывается на стабильности и производительности виртуальных машин.
Кроссплатформенный и быстрый эмулятор для запуска виртуальных машин. С помощью QEMU можно запускать Windows параллельно с Ubuntu или Fedora параллельно с macOS.
Также QEMU можно задействовать для виртуализации на серверных ПК. Поддерживается KVM-виртуализация для развертывания на удаленном компьютере сразу нескольких VDS.
Главное преимущество QEMU – высокая производительность. Разработчики обещают скорость работы гостевых ОС на уровне хост-систем.
Как настроить виртуальную машину?
Процесс настройки зависит от выбранного инструмента для создания ВМ. Почти всегда процесс упирается в выбор образа гостевой системы и установку параметров аппаратного обеспечения. Многие инструменты предлагают опции для быстрого запуска ВМ. Такие есть в VMWare Workstation, Parallels и Hyper-V.
Немного сложнее устроена программа QEMU. О том, как ее настроить, мы писали ранее.
Самый простой способ:
Заходим на сайт Oracle.
Скачиваем и устанавливаем VirtualBox.
Загружаем образ системы, которую нужно установить в ВМ (в формате ISO).
Запускаем VirtualBox и нажимаем кнопку «Создать новую…».
Указываем путь до ISO-файла с системой и жмем «Установить…».
Теперь с виртуальной системой можно работать, как с настоящей.
Вместо заключения
На этом все. Теперь вы знаете, что такое виртуальная машина и какие задачи она помогает решить. Но что еще важнее, теперь вы можете сами создать ВМ!
Знакомство с Hyper-V в Windows 10
Вы разработчик программного обеспечения, ИТ-специалист или просто увлекаетесь технологиями? Тогда вам наверняка приходится работать с несколькими операционными системами. Hyper-V позволяет запускать несколько операционных систем в виде виртуальных машин в Windows.
В частности, Hyper-V предоставляет возможность выполнять виртуализацию оборудования. Это означает, что каждая виртуальная машина работает на виртуальном оборудовании. Hyper-V позволяет создавать виртуальные жесткие диски, виртуальные коммутаторы и ряд других виртуальных устройств, каждое из которых можно добавить в виртуальную машину.
Причины использовать виртуализацию
Виртуализация позволяет выполнять следующие операции.
Запуск программного обеспечения, для которого требуются более старые версии Windows или операционные системы, отличные от Windows.
Эксперименты с другими операционными системами. Hyper-V существенно упрощает создание и удаление различных операционных систем.
Тестирование программного обеспечения в нескольких операционных системах с помощью нескольких виртуальных машин. Благодаря Hyper-V их можно запускать на настольном компьютере или ноутбуке. Эти виртуальные машины можно экспортировать, а затем импортировать в любую другую систему Hyper-V, включая Azure.
Требования к системе
Hyper-V доступен в 64-разрядных версиях Windows 10 Профессиональная, Корпоративная и для образовательных учреждений. Он недоступен в версии Домашняя.
Выполните обновление с выпуска Windows 10 Домашняя до выпуска Windows 10 Профессиональная, открыв раздел Параметры Обновление и безопасность Активация. Здесь вы можете посетить Магазин Windows и приобрести обновление.
Большинство компьютеров работают под управлением Hyper-V, однако каждая виртуальная машина работает под управлением полностью отдельной операционной системы. Как правило, на компьютере с 4 ГБ ОЗУ можно запустить одну или несколько виртуальных машин, однако для запуска дополнительных виртуальных машин либо установки и запуска ресурсоемкого ПО, такого как игры, видеоредакторы или программы для технического проектирования, потребуются дополнительные ресурсы.
Дополнительные сведения о требованиях Hyper-V к системе и о том, как проверить, будет ли Hyper-V работать на конкретном компьютере, см. в статье Справочник по требования к системе для Hyper-V.
Операционные системы, которые можно запустить на виртуальной машине
Hyper-V в Windows поддерживает много операционных систем на виртуальных машинах, в том числе различные выпуски Linux, FreeBSD и Windows.
Напоминаем, что необходимо иметь действующую лицензию на все операционные системы, используемые на виртуальной машине.
Дополнительные сведения об операционных системах, которые поддерживаются как гостевые в Hyper-V в Windows, см. в статьях Гостевые операционные системы, поддерживаемые в Windows и Гостевые операционные системы, поддерживаемые в Linux.
Различия между Hyper-V в Windows и Windows Server
Некоторые функции работают по-разному в Hyper-V для Windows и Windows Server.
Компоненты Hyper-V, доступные только в Windows Server:
Компоненты Hyper-V, доступные только в Windows 10:
Модель управления памятью отличается в Hyper-V в Windows. При управлении памятью Hyper-V на сервере предполагается, что на нем запущены только виртуальные машины. В Hyper-V для Windows при управлении памятью учитывается тот факт, что кроме виртуальных машин на большинстве клиентских компьютеров работает локальное программное обеспечение.
Ограничения
Программы, которые зависят от наличия определенного оборудования, не будут нормально работать на виртуальной машине. Например, это игры или приложения, которым нужны графические процессоры. С приложениями, использующими таймеры длительностью менее 10 мс, например приложениями для микширования музыки в режиме реального времени или приложениями, чувствительными к задержкам, также возможны проблемы.
Кроме того, если включен Hyper-V, проблемы могут возникать и с чувствительными к задержкам высокоточными приложениями, работающими в операционной системе сервера виртуальных машин. Это связано с тем, что при включенной виртуализации ОС сервера виртуальных машин тоже работает поверх уровня виртуализации Hyper-V, как и гостевые операционные системы. Однако отличие операционной системы сервера виртуальных машин от гостевых ОС заключается в том, что она имеет прямой доступ к оборудованию, что обеспечивает правильную работу приложений с особыми требованиями к оборудованию.