E essa tal Virtualização?

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Palestra ministrada no IV Jornada Integrada de Cursos, UNIMEO, Assis Chateaubriand, PR, em 07/06/2011.

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E essa tal Virtualização?

  1. 1. 2 O que diz o DICIONÁRIO? Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
  2. 2. Em TI ◦ Virtualização é simulação em software de um hardware/software não disponível ◦ Virtualização é a capacidade de se executar simultaneamente, mais de um SO em um único servidor físico Servidor Físico SO #1 SO #2 SO #3 SO #4 Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 3
  3. 3. Servidor Físico Isso é possível em função da utilização de um Hypervisor, responsável por fornecer ao SO “guest”, a abstração da máquina real ...SO #1 SO #2 SO #3 SO #4 Hypervisor (processador, memória, disco, rede) Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 4
  4. 4. Todo lugar! ◦ Desenvolvedores utilizam para testar seu software em diferentes SO ◦ Profissionais de TI usam para testar diferentes configurações ◦ Empresas utilizam para rodar TODA a infraestrutura de TI ◦ Universidades usam em seus laboratórios ◦ Brevemente seu computador/telefone será virtualizado... Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 5
  5. 5. 6 Fortune Magazine ◦ 100% das top100 ◦ 96% das top1000 ◦ 95% das top 500 Global Usam Virtualização! Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
  6. 6. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 7 Emulador ◦ é o oposto da máquina real  Implementa todas as instruções realizadas pela máquina real em um ambiente abstrato de software  “Engana”, fazendo com que todas as operações da máquina real sejam implementadas em um software  Interpreta um código desenvolvido para outra plataforma
  7. 7. Emulador ◦ Primeiro criado por Larry Moss (IBM, 1964) para rodar programas do 7070 no System/360 Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 8
  8. 8. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 9 Emulador ◦ Popularizou-se com a Internet e a emulação de video games  Plataformas antigas  Atari, SNES, PS1, etc. ◦ Também aplicado para  Executarsoftware legado  Cross-compiling
  9. 9. Open Source 68k Macintosh Emulator Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 10
  10. 10. Até 2008 a Emulators Inc. vendia emuladores MAC para rodar no Windows ◦ Rodar aplicativos Mac (até 8.1) no PC Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 11
  11. 11. Emulador Sony PlayStation Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 12
  12. 12. Emulador Super Nintendo Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 13
  13. 13. Microsoft ◦ XBOX 360 emula XBOX Sony ◦ PS3 emula PS1 Nintendo ◦ Wii Virtual Console emula NES, Super Nintendo, Mega Drive, Neo-Geo, PC Engine e Nintendo 64 Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 14
  14. 14. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 15 Hypervisor ◦ VMM - Virtual Machine Monitor  Fornece uma interface (através da multiplexação do hardware) que é idêntica ao hardware subjacente e controla uma ou mais máquinas virtuais  Pode ser implementado entre o hardware e o SO hospedeiro ou como um processo do SO hospedeiro
  15. 15. Mais utilizadas ◦ VMware ◦ Citrix ◦ Microsoft ◦ Xen ◦ KVM ◦ z/VM Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 16
  16. 16. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 17 Virtualização Total (Full Virtualization) ◦ Hardware completo virtualizado ◦ Compatibilidade total ◦ Perda de desempenho Paravirtualização (Paravirtualization) ◦ SO virtualizado deve ser alterado ◦ Perda de compatibilidade ◦ Desempenho melhorado
  17. 17. Simulação completa do hardware subjacente oferecida aos SO ◦ Conjunto de instruções ◦ Operações de I/O ◦ Acesso à memória ◦ Interrupções ◦ Etc. Todo software que roda no hardware real roda no hardware virtualizado SO não “sabe” que está virtualizado Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 18
  18. 18. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 19 Necessita hardware e software adequados ◦ Na plataforma x86 até 2006/2007 não havia suporte nativo ◦ Extensões nos processadores  AMD-V  Intel VT-x ◦ Tradução binária  Instruções críticas são descobertas (estaticamente ou em run-time) e substituídas com traps para a VMM emulada em software ◦ VMWare, MS-Virtual PC, Sun VirtualBox
  19. 19. Execução direta x Tradução Binária ◦ Hypervisor traduz on the fly as chamadas do SO  Permite execução direta para melhorar performance Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 20
  20. 20. Apresenta uma abstração de máquina virtual que é similar, mas não idêntica ao hardware subjacente ◦ Necessita modificações no SO convidado  SO “sabe” que está rodando sob um hypervisor ◦ Nenhuma alteração na Application Binary Interface (ABI)  Aplicações não precisam ser alteradas Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 21
  21. 21. Xen Hypervisor ◦ • Domain 0 ◦ Domínio privilegiado (Dom0)  Convidado rodando no hypervisor com acesso direto ao hardware e responsabilidades de gerenciamento Multiple DomainU ◦ Não privilegiados (DomU)  Convidados não privilegiados rodando no hypervisor  Sem acesso direto ao hardware (memória, discos, etc.) Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 22
  22. 22. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 23 DomUs ◦ SO modificado (paravirtualização) ◦ SO não-modificado  Depende da virtualização do hardware (Intel VT e AMD-V) chamado Hardware Virtual Machine (HVM)  MS Windows precisa de um ambiente HVM
  23. 23. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 24 Kernel-based Virtual Machine ◦ Primeiramente surgiu no kernel Linux 2.6.20 (Fev/2007) ◦ Melhor performance ◦ Suporta virtualização nativa x86 ◦ Não faz emulação por si só  Fornece interface em /dev/kvm para programas rodando em user-space criarem VM  Ex.: QEmu
  24. 24. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 25 Particionamento ◦ Múltiplas aplicações e SO podem ser executados em um único sistema físico ◦ Servidores podem ser consolidados em máquinas virtuais, escalando arquiteturas ◦ Recursos computacionais são tratados em uma política uniforme para que sejam alocadas máquinas virtuais de maneira controlada
  25. 25. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 26 Isolamento ◦ MV são completamente isoladas da máquina hospedeira e de outras máquinas virtuais  Se uma MV tem problemas, as outras não são afetadas ◦ Dados não vazam entre máquinas virtuais  aplicativos comunicam-se apenas por conexões de rede configuradas
  26. 26. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 27 Encapsulamento ◦ Um ambiente completo de uma MV em execução é salvo em um simples arquivo  fácil fazer backup,  Mover/copiado ◦ Padronização de hardware virtualizado é fornecida para a aplicação  Garantia de compatibilidade
  27. 27. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 28 Economia! ◦ TI verde  Pressões por responsabilidade ambiental  Economia de recursos (incluindo energéticos)
  28. 28. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 29 TI tem emissão de Carbono equivalente ao setor aéreo ◦ E a emissão continua subindo vertiginosamente  Durante seu ciclo de vida, um PC típico consome 10 vezes seu próprio peso em combustíveis fósseis  80% na sua produção e transporte ◦ TI é responsável por 2% de todas as emissões anuais de CO2 na atmosfera
  29. 29. Transmissão perde 35 100 unidades de energia na matéria-prima 33 unidades entregues Data Center Ar Condicionado, Nobreak, etc. Servidores Processador 30% 70% Fontes, Ventiladores, Discos, Memória, etc. TI 45%55% Desempenho e capacidade por Watt. Cargas do Servidor Taxas Típicas de Uso x86: 5 – 12% Unix/Risc: 10 – 20% Mainframe: 80 – 100% Recursos até 95% inativos (idle) Usando só 5 a 20% da capacidade!!! Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 30 Geração perde 32
  30. 30. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. 31 Flexibilidade e agilidade para criação/manutenção de ambientes Facilidade na administração/gerenciamento de ambientes de testes ou produção Diminuição de custos com TI (hardware/software) Diminuição de custos com energia elétrica Diminuição do lixo tecnológico
  31. 31. 32Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
  32. 32. 33Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc. @_photon_ faspanhol@gmail.com www.slideshare.net/_photon_

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