O documento discute virtualização e emulação no contexto de sistemas de computação. Explica que a virtualização permite rodar múltiplos sistemas operacionais em um único servidor físico, enquanto a emulação simula plataformas de hardware em software. Também destaca os benefícios da virtualização como economia de recursos, flexibilidade e redução de custos.

2. 2
O que diz o DICIONÁRIO?
Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.

3. 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
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4. 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)
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5. 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...
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6. 6
Fortune Magazine
◦ 100% das top100
◦ 96% das top1000
◦ 95% das top 500 Global
Usam Virtualização!
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7. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

8. Emulador
◦ Primeiro criado por Larry Moss (IBM, 1964)
para rodar programas do 7070 no
System/360
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9. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

10. Open Source 68k Macintosh Emulator
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11. Até 2008 a Emulators Inc. vendia
emuladores MAC para rodar no Windows
◦ Rodar aplicativos Mac (até 8.1) no PC
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12. Emulador Sony PlayStation
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13. Emulador Super Nintendo
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14. 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
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15. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

16. Mais utilizadas
◦ VMware
◦ Citrix
◦ Microsoft
◦ Xen
◦ KVM
◦ z/VM
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17. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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Virtualização Total (Full Virtualization)
◦ Hardware completo virtualizado
◦ Compatibilidade total
◦ Perda de desempenho
Paravirtualização (Paravirtualization)
◦ SO virtualizado deve ser alterado
◦ Perda de compatibilidade
◦ Desempenho melhorado

18. 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
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19. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

20. Execução direta x Tradução Binária
◦ Hypervisor traduz on the fly as chamadas do SO
 Permite execução direta para melhorar performance
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21. 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
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22. 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.)
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23. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

24. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

25. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

26. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

27. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

28. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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Economia!
◦ TI verde
 Pressões por responsabilidade ambiental
 Economia de recursos (incluindo
energéticos)

29. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

30. 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!!!
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Geração perde 32

31. Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
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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

32. 32Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.

33. 33Prof. Fabio Alexandre Spanhol, M.Sc.
@_photon_
faspanhol@gmail.com
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