Virtualização

Tópicos em Sistemas de Computação
UNESP - Campus de São José do Rio Preto
Virtualização Adriano César Ribeiro (estagiário docente) [email protected] Adriano Mauro Cansian [email protected] ______________________________ Tópicos em Sistemas de Computação 1
Introdução (1)
O que é Virtualização?
q Engloba:
•  Emulação;
•  Simulação;
q Na computação, é um mecanismo capaz de executar
em um mesmo computador dois ou mais sistemas,
distintos ou não, de maneira isolada.
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Introdução (2)
Um pouco de história:
q A virtualização de hoje é resultado de pesquisas
realizadas pela IBM na década de 60 e 70.
q O intuito era criar um sistema capaz de fornecer
multiprogramação e máquina estendida (alto nível).
q Década de 80 e 90: virtualização era pouco utilizada.
q Muito do que temos atualmente sobre virtualização com
x86 é consequência destas pesquisas.
q Atualmente a virtualização é uma tendência, sendo
muito utilizada em diferentes segmentos, principalmente
de infraestrutura.
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Introdução (3)
≈
Mainframes: centralizando
a computação.
VS
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Introdução (4)
q Por que utilizar virtualização?
•  Consolidação de servidores:
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Redução do número e dos tipos de servidores;
Diminuição de custos;
Melhor uso dos recursos computacionais;
Facilidade de gerenciamento de um número reduzido de
servidores.
Confiabilidade;
Disponibilidade;
Encapsulamento;
Dentre outros.
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Virtualização: conceitos (1)
q Virtualizar:
•  Executar simultaneamente múltiplos sistemas
operacionais em uma mesma máquina física.
q Monitor de máquinas virtuais (MMV):
•  Gerencia a distribuição dos recursos de hardware de cada
sistema operacional convidado.
q Máquina virtual:
•  Ambiente isolado criado pela MMV para cada sistema
operacional convidado.
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Virtualização: conceitos (2)
q Instruções não privilegiadas:
•  Não modificam a alocação ou o estado de recursos
compartilhados por vários processos simultâneos.
q Instruções privilegiadas:
•  Podem alterar o estado e a alocação dos recursos
compartilhados.
q Estados de operação de um computador:
•  Modo usuário;
•  Modo de supervisor;
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Virtualização: conceitos (3)
q Sistema operacional hospedeiro (Host Operating
System) :
•  Sistema operacional nativo da máquina;
•  Executado diretamente sobre o hardware físico;
q Sistema operacional visitante (Guest Operating
System):
•  Sistema operacional que é executado na máquina virtual;
•  Geralmente executado sobre o hardware virtual;
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Virtualização: conceitos (4)
q Monitor de Máquina Virtual (MMV) ou
Hypervisor:
•  Camada de software responsável por aplicar e monitorar
políticas para as máquinas virtuais;
•  Responsável pela virtualização e controle de acesso aos
recursos compartilhados para as máquinas virtuais;
•  Máquinas virtuais executam no modo usuário, sendo que o
MMV executa no modo supervisor;
•  Para uma máquina virtual executar uma instrução
privilegiada, o MMV é necessário;
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Virtualização: conceitos (5)
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Virtualização: conceitos (6)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização total ou completa:
•  MMV cria uma réplica do hardware da máquina hospedeira;
•  MMV cria drivers genéricos para traduzir os elementos de
hardware da máquina hospedeira.
•  Cada instrução é testado pelo MMV e depois disso é
executada em hardware, o que causa uma perda de
performance.
•  Se a instrução for privilegiada, ela é simulada pelo MMV;
•  Não há modificações no sistema operacional visitante.
•  Com isso, a grande maioria dos sistemas operacionais
existentes podem ser virtualizados.
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Virtualização: conceitos (7)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização total ou completa:
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Virtualização: conceitos (8)
q Tipos de virtualização:
•  Para-virtualização:
•  Não utiliza drivers genéricos, acessa diretamente o hardware
(ganho de performance);
•  Uma instrução só é processada pelo MMV se ela for
privilegiada, ou seja, se alterar o estado do sistema;
•  MMV não testa instrução por instrução como na
virtualização total;
•  Sistema operacional visitante é modificado;
•  Reduz o número de sistemas os quais podem ser
virtualizados;
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Virtualização: conceitos (9)
q Tipos de virtualização:
•  Para-virtualização:
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Virtualização: conceitos (10)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização assistida por hardware:
•  Semelhante ao modelo de virtualização total;
•  Entretanto, não precisa testar todas instruções;
•  Processador fornece um ambiente restrito para a execução
de instruções das máquinas virtuais;
•  Há um aumento de performance considerável;
•  Intel VT e AMD-V são processadores que possuem essa
característica;
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Virtualização: conceitos (11)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização assistida por hardware:
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Virtualização: conceitos (12)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização por software:
• 
• 
• 
• 
Virtualização de aplicações;
Exemplo Wine, Remote Desktop, etc.
Virtualização de Serviços;
Provê serviços que são necessários para testar softwares em
desenvolvimento.
•  Virtualização a nível de Sistema Operacional;
•  Exemplo SandBox.
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Virtualização: conceitos (13)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização de memória:
•  Toda memória de cada nó de um cluster é “desvinculada” e
adicionada ao pool de memória.
•  As aplicações fazem uso dessa memória virtualizada.
•  Esse tipo de memória pode ser usada como um cache.
•  Melhora a utilização da memória disponível.
•  Aumenta a eficiência de aplicações de E/S.
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Virtualização: conceitos (14)
q Tipos de virtualização:
•  Virtualização de armazenamento:
•  Cria uma abstração entra o armazenamento lógico do físico.
•  Permite a independência de localização dos discos de
armazenamento.
•  Armazenamento utilizando Hypervisor.
•  Permite que utilize os diversos tipos de discos,
transformando-os em uma reserva.
•  Melhora a performance para fins específicos de E/S.
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Disposições finais (1)
q Virtualização é um conceito antigo, mas também um
tema atual;
q É crescente a utilização de virtualização na área de
TI, notadamente na parte de infraestruturas;
q Atualmente existe um aumento do número de
soluções virtualizadas, tais como appliances;
q Torna-se visível uma mudança no paradigma de
vendas e implementação de soluções de TI;
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Disposições finais (2)
q Entretanto, sempre há perda de desempenho;
q O MMV (hypervisor) e o Guest Addition é um
software e todo software está sujeito a falhas:
•  Se o MMV estiver vulnerável, todas as máquinas virtuais
também estarão!
•  Por exemplo:
•  Sun VirtualBox Guest Additions Denial of Service
Vulnerability (16 de novembro de 2009).
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