Практика: Помирить «окна» с «пингвинами» или как использовать несколько ОС на одном ПК

В предыдущей части статьи об альтернативных операционных системах (см. hi-Tech PRO 1—2/2011) мы сознательно вынесли за скобки очень важный вопрос — каким образом пользователь сможет исследовать их возможности. Можно поступить как автор этой статьи — собрать из подручных деталей компьютер специально для тестирования и установить их на него. Однако не каждый пользователь имеет в своем распоряжении достаточно запчастей, чтобы их хватило на целую рабочую станцию. У большинства дома всего один компьютер, который используется как для работы, так и для развлечений. И если играми можно пренебречь, то свои рабочие материалы терять пользователь не захочет.

Одно из лучших решений этой проблемы было найдено в далеком 2000 году. Be Inc., о которой мы уже рассказывали в предыдущей части, испытывая проблемы с продвижением своей операционной системы на рынке, изобрела любопытный маркетинговый ход. Уже развернутая операционная система, включая небольшой виртуальный диск для программ, «завертывалась» в приложение Windows. Запуская это ПО, пользователь Windows-станции мог, не удаляя старую систему, попробовать новую операционку как своеобразную компьютерную игру. Это было дальнейшее развитие уже достаточно почтенной технологии виртуальных машин, и именно оно ныне является важным подспорьем для тех, кто перед принятием решения о миграции на другую систему хочет испытать ее в действии.

Процесс этот называется виртуализацией, а соответствующие программы — виртуальными машинами. В зависимости от поставленной задачи виртуализация может принимать разные формы. В основном под этим термином понимают виртуализацию на уровне ОС. Это значит, что внутри рабочей операционной системы разворачивается другая — в виде приложения, например такого, как игра. Эта вторая система получает название гостевой, а основная система — хоста. Здесь накладывается ограничение: гостевая система обязательно должна поддерживать аппаратное обеспечение рабочей станции. То есть 64-битная гостевая система может быть виртуализована только на 64-битной станции и. д.

Чтобы обойти это ограничение, применяются более сложные системы виртуализации на уровне аппаратного обеспечения. В этом случае программно «создается» целый виртуальный компьютер, на котором и «устанавливается» гостевая операционная система. В таком случае можно на любой машине развернуть операционную систему для любой архитектуры.

Оба эти варианта весьма требовательны к ресурсам рабочей станции. Так, виртуализация на уровне операционной системы подразумевает, что рабочая станция имеет характеристики как минимум в полтора раза мощнее, чем номинальные характеристики гостевой операционной системы. Отдельно подчеркнем — не минимальные (при которых система только запускается), а номинальные — то есть необходимые для нормальной работы.

Так, в номинальные требования для работы Linux с интерфейсом KDE входят процессор мощностью 1 ГГц, объем памяти 512 МБ и 5 ГБ жесткого диска. Следовательно, чтобы виртуализировать ее, необходимо располагать процессором мощностью не менее 1,5 ГГц, объемом оперативной памяти 768 МБ и 10 ГБ свободного места на диске. Более жесткие требования выдвигаются для виртуализации на уровне аппаратного обеспечения. Поскольку на этот раз программно будут эмулироваться все аппаратные компоненты, а это очень ресурсоемкая задача, то для ее решения нужна будет машина, почти втрое мощнее ПК с номинальными требованиями.

• Конфигуратор Wine: достаточно выбрать режим совместимости на уровне ОС
• Чужая в чужой системе: игра Pharaoh в оконном режиме Wine for Linux

Подобные рабочие станции есть не у всех в распоряжении, поэтому был разработан еще один вид виртуализации — на уровне приложений. Идея была проста: чаще всего пользователю нужна не сама операционная система, а те приложения, которые созданы для нее. Так почему бы не «обмануть» приложение и не заставить его думать, что оно работает в своей привычной среде, при помощи специальных «оберточных» библиотек. Это позволяет сильно снизить требования к производительности рабочей станции и дать возможность обладателям не очень мощных систем работать с нужными им программами. Обычно системы, функционирующие по такому принципу, называют эмуляторами. В этой части статьи мы рассмотрим все виды виртуализации и научимся их применять.

Cygwin по праву может считаться одним из старейших пакетов эмуляции. Разработка его началась еще в 1995—1996 годах, когда стала набирать популярность Linux. Поскольку она была POSIX-совместимой, в нее перешли многие Unix-программы. И с увеличением применения Linux как домашней системы они все больше и больше становились известными среди широкого круга пользователей, которые не хотели терять преимущества работы в Windows и одновременно желали поработать с Unix-программами. Именно тогда возникла идея создания особой оболочки внутри Windows, в которой можно было бы запускать Unix-программы. Ее сумела создать фирма Cygnus Software. Поначалу все ограничивалось только самыми простыми утилитами и набором компиляторов, которые всегда были сильной стороной Linux. Со временем менялись требования пользователей, менялась вместе с ними и Cygwin — даже после того как Cygnus Software купила Red Hat, она продолжала развиваться.

Ныне Cygwin представляет собой огромный пакет, который позволяет запускать практически весь спектр Linux-программ под Windows, в том числе и графических.

Достигается это весьма интересным способом. Фактически Cygwin конструирует внутри Windows Linux-систему, с соответствующей структурой каталогов, полным набором библиотек и конфигурационных файлов, и располагает ее поверх особого «слоя совместимости», призванного обмануть программу и заставить ее считать, что запускается она не в Windows, а в своей родной операционной системе. Для этого нужно всего лишь преобразовать вызовы POSIX (или другого программного интерфейса) в вызовы WinAPI, и наоборот. Так, например, для запуска LyX — одного из лучших издательских пакетов для Linux (на основе TeX), создается особая служба, которая имитирует сервер XWindows — окно ее служебных сообщений легко заметить на рисунке на этой странице.

Но на этом сложности не заканчиваются. Чтобы успешно запускать программы в данной среде, нужна ее перекомпиляция в Cygwin (это продиктовано тем, что ряд специальных ресурсов в Linux имеет четкую привязку к файловой системе, а в Cygwin она несколько отличается). Раньше эта необходимость ложилась на пользователя. Теперь существует огромное количество уже перекомпилированных пакетов, которые можно выбрать при установке Cygwin, и они будут автоматически установлены вместе с самой средой. Это делает пакет очень громоздким (установочный пакет занимает чуть меньше 2 ГБ), зато достигается полная совместимость.

Существуют и другие такие же пакеты, полностью или частично конструирующие «оболочку Linux» для запуска ее приложений в среде Windows. Примыкают к ним порты, воссоздающие только часть другой операционной системы — лишь необходимое для запуска той или иной программы. Ярким примером может служить KDE on Windows, работающий на основе ответвления Cygwin — оболочки MinGW. Это полноценная адаптация графического интерфейса KDE, а потому этот пакет будет более интересен пользователю, чем громоздкий Cygwin. В KDE входят все основные приложения, игры и даже учебные программы, разработанные для этой платформы.

Аналогичная система есть и для Linux, только более сложная. Если приложения Linux можно было перекомпилировать ввиду доступности исходников, то в случае программ Windows они, как правило, недоступны. Поэтому разработчики Wine создали систему эмуляции, не требующую адаптации программ к «слою совместимости». В ней Windows-вызовы на лету перехватываются особой службой и трансформируются в Linux-вызовы. Из-за подобного подхода Wine часто заносят в категорию «виртуальных машин», а не эмуляторов. Однако сами разработчики и то, и другое отрицают и называют свою разработку «альтернативной реализацией WinAPI».

Сам Wine чрезвычайно прост. Он даже не нуждается в обязательной установке приложений в раздел Linux (как это требует Cygwin для Linux-программ) и спокойно может обращаться к разделу FAT32 или NTFS, где была установлена нужная программа. Более того, он автоматически умеет отслеживать DirectX-приложения (такие, как игры), так что пользователю не нужно дополнительно настраивать графические параметры. Все, что нужно сделать пользователю — это добавить свою программу в особый список приложений и указать версию Windows, в которой она работала.

Затем достаточно открыть нужный каталог в Dolphin или другом файловом менеджере и запустить программу двойным щелчком.

Разумеется, автоматические настройки Wine может подобрать не для всех программ. Для сложных систем, использующих аппаратные привязки или привязки к файловой системе (такие как 1С), необходима тонкая настройка, которая выходит за пределы конфигуратора. Можно попытаться самому настроить Wine для запуска нужного приложения — есть учебники, которые помогут в этом новичку, а также огромный сайт (к сожалению, англоязычный) с базой данных о программах и подробными настройками для их установки и запуска в режиме эмуляции. А можно воспользоваться специальными сборками Wine для запуска той или иной программы.

Так, петербургская фирма Etersoft выпускает несколько коммерческих версий этого пакета, оптимизированных для запуска 1С, CAD-пакетов и программ работы с базами данных. Есть и публичная версия, правда, урезанная по сравнению с другими. А компания Transgaming Inc. выпускает пакет Cedega, основанный на Wine, но содержащий более совершенную реализацию DirectX. Ориентирован он, естественно, на игровые приложения. К Cedega примыкает PlayOnLinux, дополняющий Wine рядом настроечных скриптов, позволяющих «подогнать» стандартную поставку под игровые требования.

Однако ни Cygwin, ни Wine не помогут, если необходимо полностью мигрировать на другую систему. Дело даже не в отличии основных программ, а в самой среде, к которой нужно будет привыкать. Именно на этот случай и существует виртуализация и программы класса «виртуальная машина».

Посетив официальные сайты альтернативных операционных систем, можно заметить, что в большинстве случаев пользователю предоставляют выбор — скачать либо образ установочного диска, либо уже настроенную виртуальную машину. В частности, в таком варианте поставляются Haiku и ReactOS (последняя также имеет версии в форматах других программ виртуализации, которые мы рассмотрим немного позже). Одним из наиболее распространенных является формат VMWare — едва ли не самого мощного пакета виртуализации из существующих на рынке.

Сам по себе этот пакет очень велик и включает в себя множество приложений для разных вариантов виртуализации. Не все из них применимы в домашней системе — например, чтобы использовать программу-гипервизор VMWare ESX, необходима очень мощная рабочая станция. Но VMWare Player и VMWare Workstation вполне доступны обычному пользователю. Первая из них является «проигрывателем» образов и позволяет запускать на компьютере предварительно настроенные виртуальные машины. Вторая же не только может запускать виртуальные машины, но и создавать их. В данной статье мы в основном будем ориентироваться на продукт VMWare Workstation, так как он предоставляет куда больше возможностей и более распространен среди отечественных пользователей.

Типичная виртуальная машина формата VMWare состоит из нескольких файлов, которые следует поместить в один отдельный каталог. Каждый из них отвечает за свой аспект виртуализации: один содержит виртуальный жесткий диск (их может быть несколько), второй — настроечные данные, а третий — информацию о том, в каком состоянии находится система (иногда виртуальные машины распространяются не только в предварительно настроенном, но и в «замороженном» состоянии, то есть с уже запущенной операционкой). Минимально необходимы только два из них: .vmx-файл, отвечающий за конфигурацию системы, и собственно.vmdk — он содержит в себе виртуальный диск с системой.

Файл .vmx нужно открыть в VMWare Player или Workstation. При этом будьте внимательны, ведь виртуальные машины часто создаются на мощных рабочих станциях с отличной от вашей конфигурацией. Так, если машина построена на двухъядерном процессоре, а ваш содержит только одно ядро — она не запустится. VMWare сам предупредит вас об этом, задавая вопросы в процессе первого запуска. Кроме того, он обязательно попросит указать, скопировали вы систему (I copied it) с другой машины или же просто перенесли (I moved it) — в частности, сохранив файлы во время переустановки системы. В ряде случаев VMWare предложит пользователю скачать особый пакет, VMWare Tools. Он содержит специальные промежуточные драйверы, позволяющие VMWare применять при виртуализации операционной системы, например, аппаратное ускорение видео. Иногда для альтернативной системы могут подойти «чужие» драйверы — так, к Syllable неожиданно подошли VMWare Tools for Linux.

Несколько по-другому происходит процесс развертывания готовой системы под VirtualBox фирмы Oracle. В отличие от VMWare, он свободно распространяем и более дружелюбен по отношению к новичкам, в том числе и благодаря неплохой локализации. Каждая виртуальная машина в этом пакете виртуализации проходит через сравнительно несложный процесс импорта, на одном из этапов которого пользователь может скорректировать аппаратное обеспечение виртуальной машины.

К бесспорным преимуществам этой системы следует отнести ее удобство и интуитивно понятный интерфейс, давно являющиеся визитной карточкой продуктов Oracle. Однако VirtualBox зависит от аппаратных возможностей виртуализации рабочей станции, в частности, он использует специфичные наборы команд процессора VT-x/AMD-V для ускорения работы гостевых систем. Если их не поддерживает рабочая станция, то некоторые гостевые операционки, в частности QNX, попросту не будут работать. В то же время не особенно притязательные системы ReactOS, как показанная на рисунке вверху, будут отлично функционировать. Особо следует отметить, что существуют версии VirtualBox для ряда альтернативных операционных систем — Linux, Solaris и даже MacOSX, что делает ее ценным инструментом для их пользователей.

Последний вид образа виртуальной машины, который можно встретить на официальных сайтах операционных систем, — это QEMU. Несмотря на то что имеется и версия для Windows, ее использование рекомендуется только на Linux-подобных платформах. Объясняется это не только альфа-статусом Windows-версии, но и тем, что под Windows она фактически будет работать в режиме эмуляции. Таким образом, при развертывании под ее управлением гостевой системы возникнет двойной слой виртуализации, который очень сильно замедляет не только работу самого пакета, но и операционной системы-хоста.

QEMU входит в число тех немногих пакетов виртуализации, которые способны осуществлять самый сложный ее тип — виртуализацию на аппаратном уровне. Подробно мы рассмотрим его в конце этого раздела, а пока ограничимся описанием развертывания «готовой» виртуальной машины.

Чтобы запустить уже готовую виртуальную машину, нужен только файл виртуального жесткого диска, на котором она развернута. Остальное QEMU подберет сам — если гостевая операционная система поддерживает архитектуру операционки-хоста, он запустит ее в режиме виртуализации на уровне операционной системы, если нет — потребует уточнения архитектуры. Иногда лишь нужно в тот же каталог поместить специальные bin-файлы, в которых находится описание особых устройств, необходимых для работы системы — они обычно содержатся в поставке готовой виртуальной машины.

Однако QEMU только на первый взгляд кажется таким простым. На самом деле это мощная платформа, способная виртуализовать не только операционную систему, но и целый компьютер. Управляется она при помощи специальных консольных команд, которые продублированы в графической оболочке, поставляемой отдельно. Следует особо отметить, что оболочка в данном случае хуже, чем командная строка — она чрезвычайно трудна в установке (она не поставляется в виде готового установщика и ее необходимо «собрать» вручную) и при этом предоставляет доступ не ко всем опциям виртуализации. Поэтому когда в конце данной части статьи мы будем рассматривать работу с QEMU, мы будем пользоваться консольными командами.

Второй способ виртуализировать операционную систему состоит в создании виртуальной машины с нуля и установке в нее системы точно так же, как на обычную рабочую станцию. Установочные диски альтернативных операционных систем можно и купить, однако чаще всего они распространяются в виде ISO-образов. Поскольку такими образами можно воспользоваться для обмена файлами между операционкой-хостом и гостевой системой, сделаем небольшое отступление и рассмотрим работу с ними подробнее.

Существует большое количество различных программ, поддерживающих этот формат. В основном их функциональность сводится к возможности «прожечь» образ диска на CD или DVD-диск. Однако для наших целей этого мало. Нам нужно будет редактировать содержимое данных файлов, а в ряде случаев и создавать их. Среди огромного выбора утилит, специализирующихся на работе с ISO-форматом, мы выбрали в качестве примера PowerISO. Во-первых, она прекрасно локализована, имеет в том числе и украиноязычный интерфейс. Во-вторых, в демонстрационном режиме она может работать с объемами данных до 300 Мб, а этого вполне хватит для наших целей. Наконец, она может преобразовывать различные форматы в ISO и даже создавать виртуальный диск.

Интерфейс очень прост и напоминает Nero. При помощи кнопки Добавить мы добавляем к новосозданному проекту образа дисков нужные файлы и каталоги. Полоса статуса внизу поможет нам определить, когда мы приблизимся к пределу в 300 МБ, который ограничивает нас в свободной версии. При необходимости можно даже «прожечь» его на реальный компакт-диск с помощью функции записи.

Затем этот образ подключается к виртуальной машине при помощи диалогового окна настроек. Перед тем как сделать это, виртуальный CD-DVD-дисковод нужно отключить, имитируя вставку диска. Для этого можно воспользоваться либо соответствующей иконкой в строке статуса виртуальной машины (эта часть интерфейса VMWare Workstation и VirtualBox совпадает), либо соответствующим пунктом меню.

После отключения дисковода мы получаем доступ к свойствам виртуального дисковода.

В соответствующем поле (Use ISO image file) указываем имя образа диска и подключаем дисковод через те же пункт меню или иконку быстрого доступа. Таким образом, созданный нами ISO-файл для виртуальной машины будет представляться диском, и мы сможем обращаться к записанным в него файлам. Этот способ очень удобен для передачи файлов в уже запущенные машины (так, в подобном виде распространяется сборка MacOSX iDeneb), где не представляется возможности добавить новое аппаратное обеспечение — например, флеш-диск.

Чтобы создать виртуальную машину в среде VMWare Workstation, обычно просто запускают мастер. Он предлагает пользователю два варианта машин — типичный и пользовательский. В первом случае создается «копия» рабочей станции пользователя. Это упрощает работу, но если в дальнейшем планируется запускать ее на другом компьютере, создает проблему совместимости, о которой мы уже писали выше. Для ее решения и предусмотрен «пользовательский» вариант, в котором можно проконтролировать каждый шаг создания виртуальной машины.

Аппаратная совместимость, которую предлагается определить в самом начале работы, описывает возможность запуска данной виртуальной машины на других рабочих станциях. Это не только совместимость между разными версиями VMWare, но и с другими продуктами, которые поддерживают ее формат. Особое внимание обратите на правую сторону диалогового окна. Там указаны предельные, а не стандартные характеристики создаваемой виртуальной машины: ОЗУ, количество процессоров, сетевых адаптеров и объем жесткого диска. Это чисто информативные данные: более подробно они определяются дальше, в процессе работы с мастером.

Следующим этапом является выбор установочного диска. Здесь мы можем воспользоваться ISO-образом диска; после создания виртуальной машины он будет автоматически загружен и запустится инсталляция операционной системы.

Гостевые системы часто требуют для себя определенных условий. Так, например, QNX, как уже упоминалось выше, использует особый набор команд для аппаратной виртуализации. Если их нет, они либо отказываются запускаться вообще, либо работают гораздо медленнее обычного. Для решения этой проблемы в VMWare применяются специальные пресеты, которые позволяют «подогнать» виртуальную машину под установку определенной операционной системы. Конечно, они существуют не для всех возможных вариантов. Так, для большинства альтернативных систем их нет, и приходится выбирать опцию Other, задающую «среднестатистический» вариант.

Особое внимание нужно обратить на вот эти два диалоговых окна. Это самые узкие места виртуальных машин, если их впоследствии нужно будет копировать или переносить. Количество процессоров и ядер в них необходимо указывать по минимуму. Виртуальная машина, созданная для двухъядерного процессора, не сможет работать на одноядерном. Оперативную память тоже нужно подбирать из аналогичного расчета — лучше всего, если она будет находиться в зеленой или даже желтой зоне ползунка. Синяя зона — это предельно допустимый объем ОЗУ: если его установить, то запуск виртуальной машины очень сильно замедлит систему-хост.

Обычно виртуальный жесткий диск в VMWare создается в виде динамического файла, занимающего минимально возможный объем реального диска. Однако для многих систем, особенно использующих особую файловую систему — типа AFS (как Syllable) или BeFS (Haiku), — диск должен быть статичным. Именно на этот случай предусмотрена галочка Allocate All Disk Space Now. В результате будет создан гигантский файл, моделирующий адресное пространство жесткого диска. Кстати, в случае копирования виртуальной машины это проблем не создает, так как такие файлы очень хорошо сжимаются. Особое внимание нужно обратить на опцию Split Virtual Disk. Она позволяет несколько облегчить переносимость системы… но при этом уничтожает совместимость между разными системами виртуализации. Так, если необходимо запустить машину, например под управлением QEMU (который отлично работает с.vmdk-форматом), то лучше иметь жесткий диск одним файлом, нежели несколькими.

На этом работа по созданию виртуальной машины заканчивается. Однако настройка аппаратной части мастером не ограничивается. Используя опцию Edit virtual machine settings, можно добавить и настроить любое дополнительное аппаратное обеспечение точно так же, как это делается в Диспетчере Устройств Windows. Однако будьте осторожны. Гостевые системы не всегда его могут поддерживать. Так, Syllable негативно относится к любым флеш-дискам: их наличие может даже стать причиной фатальной ошибки на этапе установки системы.

Все альтернативные операционные системы, которые мы рассматривали выше, относятся к Intel-совместимым системам. Поскольку большинство пользовательских станций также являются Intel-совместимыми, то виртуализировать эти системы не так уж и сложно. Иное дело, если нужна виртуализация системы, рассчитанной на другую аппаратную платформу, например, на PowerPC или Apple Macintosh. Конечно, мы говорим о MacOSX.

Популярность этой ОС в последнее время очень сильно возросла, в том числе и благодаря успехам iPhone и iPad. Повсеместно распространилось такое явление, как «хакинтош» — установка MacOSX на Intel или AMD-совместимую платформу. Чтобы облегчить пользователю эту задачу, даже создаются специальные сборки — iDeneb, iATKOS, Kalyway, Hazard, содержащие как специальные загрузчики, так и драйверы, созданные фанатами. С их помощью можно установить эту систему практически на любой достаточно современный компьютер.

Следует особо отметить — установка MacOSX на платформы, отличные от Apple, является нарушением пользовательского соглашения. Поэтому она допускается только в ряде очень ограниченных случаев, в частности, для учебных или ознакомительных целей для тех, кто желает в будущем мигрировать на Apple. Да и с точки зрения пользователя «хакинтош» неимоверно сложен. Его установка требует специальных знаний как в области аппаратного обеспечения, так и в области работы с различными системными тонкостями (чтобы подключить нужный драйвер, необходимо «зайти» в раздел MacOSX извне и вручную внести изменения в систему). Существуют детальные инструкции по установке «хакинтоша», однако для обычного пользователя они малопригодны, так как в любом случае требуют навыков системного программиста.

Здесь и становится полезной виртуализация на аппаратном уровне. Она сильно облегчает работу, так как позволяет воссоздать типовую конфигурацию станции PowerPC и снять проблему ручной настройки драйверов и загрузчика системы. Однако настройка такой виртуальной машины намного сложнее обычной.

Мы уже говорили выше, что QEMU управляется при помощи командной строки. Благодаря ей же можно узнать возможности аппаратной эмуляции. Запомните две команды:

qemu —M?

qemu —cpu?

Введя их, реально понять, какие именно виды платформ и виды процессоров можно эмулировать при помощи qemu. Стандартная поставка для Mandriva Linux включает в себя только Intel-совместимые варианты. Но если поставить полную версию, можно эмулировать и другие.

Наберите в Konsole команду qemu, но не спешите ее выполнять, а нажмите Tab. Это вызовет на экран все варианты данной команды. И здесь нас ожидает небольшой сюрприз. Оказывается, в полном варианте пакета QEMU существует как минимум десяток различных команд, которые соответствуют всем поддерживаемым платформам.

Поскольку мы собрались ставить MacOSX, то нас интересует платформа P