Máquinas Virtuais

Agenda

Histórico Máquinas virtuais X Emuladores Vantagens & Desvantagens Vmware Quemu Xen UML Comparação entre VM's Conclusão

Histórico

Mainframe “É um computador de grande porte, dedicado normalmente ao processamento de um volume grande de informações”

Surgiram em 1946 “Foram sempre sendo aperfeiçoados”

Ainda são utilizados

Histórico

Desktops “São os computadores de mesa, estes que tem tudo separado (mouse, teclado, CPU ou gabinete, monitor, impressora...) e são os de menor custo”

Surgiram entre 1970 e 1980 “Originalmente conhecido como microcomputadores”

Custo menor

Máquinas Virtuais

Máquinas Virtuais 1º Definição: “Software que cria um ambiente entre a plataforma e o utilizador final” 2º Definição: “Uma cópia isolada de um sistema físico”

É um computador fictício criado por um programa de simulação “Sua memória, processador e outros recursos são virtualizados”

2 tipos: guest system(tipo1), host system(tipo2)

Emuladores

Emuladores “É um software criado para essencialmente transcrever instruções de um processador alvo para o processador no qual ele está rodando”

Também é responsável pela simulação dos circuitos integrados ou chips do sistema de hardware em um software.

Popularização com a internet e os emuladores de video games

Vantagens Consolidação de servidores

Gerência Aproveitamento de hardware, espaço e

energia Testes

Simulação de alterações e falhas (kernel, etc..)

Ensino Cada aluno pode ter várias Vms

Isolamento Migração de aplicações legadas

Desvantagens

Desempenho Custo do processo de virtualização

Diversidade de equipamentos Esforço de programação para garantir

compatibilidade Consolidação

Diversos SO´s utilizando um mesmo hardware

VMware

VMware

VMware é um produto desenvolvido pela empresa VMware Inc.

O que é? É um software que visa criar ambientes para

instalação de sistemas distintos, permitindo a utilização de um sistema operacional sobre outro com suporte real a software de outro sistema.

VMware

VMware WorkStation VMware GSX Server VMware ESX Server VMware Infrastructure

Hosted Architecture

Roda sobre o sistema operacional Suporta uma escala ampla para

configuração de hardware.

Hypervisor Architecture

Acesso direto aos recurso de hardware Permiti melhor escalabilidade e

performace

VMware

VMware Workstation Lançado em 1999 Hosted Architecture Suporte a aceleração gráfica (DirectX) Mal gerênciamento de multiplos usuários

VMware

VMware GSX Server Lançado em 2001 Hosted Architecture Uso baseado em servidor Acesso remoto via console de administração

das VM's Permiti vários acesso simultãneos a uma

mesma maquina virtual

VMware

VMware ESX Server Mesma finalidade do GSX Server, porém é do

tipo Hypervisor Architecture

VMware

VMware infrastructure Suíte completa de virtualização Serviços complementares de virtualização e

gerenciamento VMware VMotion VM P2V Assistent agentes monitorando cada VM Única no mercado

VMware Virtual Center

QUEMU

Definição Um emulador de processador que

consegue boa velocidade na emulação dinâmica

Operação Emulação completa do sistema Emulação da modalidade do usuário

SO`s Suportados na arquitetura x86/x86_64:

PE Fedora Core 1OK0.5.5 GNU/Linux Fedora Core 2OK0.6.0 Debian 3.0OK0.5.5 GNU/Linux Debian SID (new beta

installer)OK0.5.5 Solaris 9 x86OK0.6.0 Solaris 10 x86OK0.6.0 Windows 2000OK0.5.5

Vantagens

GNU General Public License Virtualiza todo o hardware Não requer alteração no kernel Suporta alta emulação

Módulo do Acelerador de QEMU

Aumentar a velocidade Aumento de desempenho próximo

sistema nativo

Termos do uso - Acelerador Não é permitido distribuir Proprietário Licença específica

Xen

Apresentação

Xen “O objetivo do Xen é executar, em uma mesma máquina, instâncias de Sistemas Operacionais (iguais ou diferentes) com todas as suas características, de forma completamente funcional, em VM (Virtual Machine)”

Desenvolvido pela universidade de Cambridge

Proporciona controle de recursos e garantia de serviços

Motivação

Compartilhamento de sistemas operacionais Alto desempenho Vários servidores virtuais em uma única

máquina Portabilidade (Até 100 VM's) Segurança das operações (Isolamento e

controle de recursos) Balanceamento de carga entre as máquinas

virtuais

Paravirtualização

O monitor Xen utiliza a técnica de paravirtualização

Na paravirtualização apenas alguns elementos são virtualizados

Chega a utilizar o mesmo kernel para a máquina real e para a máquina virtual

Atualmente, está preparado para operar sobre Linux e NetBSD.

Alta performace

Estrutura

O Xen, é um monitor de máquinas virtuais. As máquinas serão construídas artesanalmente e o

monitor irá mantê-las em execução. Máquina real: “Domínios” domínio0, domain0 ou

xen0 Máquina virtual: guest, domínioU, domainU ou

xenU. Hypervisor(micro kernel): Ligação entre o xen0 e

as xenU. As máquinas virtuais não possuirão kernel

Controle

Núcleo de sistema operacional principal modificado

Modificação mínima no núcleo kernel 2.4 menos de 3.000 linhas de

código kernel 2.6 nenhum arquivo core do

sistemas foi alterado controle efetivo: hypervisor(micro kernel) Suse, Slackware, Fedora, Debian

completo suporte ao Xen

Vantagens

A utilização de um único kernel base e de um micro kernel (apenas dois elementos) para a máquina real e todas as virtuais ao mesmo tempo

A rapidez e a leveza, por realizar pouca virtualização, ao aproveitar a maior parte dos recursos existentes na máquina real

Estabilidade e a confiabilidade A segurança, em virtude de isolar totalmente as

máquinas virtuais (só há comunicação por rede) O perfeito controle sobre o uso da memória e do

processador por parte de cada máquina virtual Software livre

Desvantagens

Limitação a poucos sistemas operacionais;

Instalação e configuração trabalhosa A obrigatoriedade de utilizar um kernel

modificado e um micro kernel para estabelecer a máquina real e as máqunas virtuais.

Xen

User-Mode Linux

O User-Mode Linux

Monitor de máquinas virtuais (tipo II)

Composta de um sistema anfitrião, um kernel uml e arquivo de filesystem

Executa Linux sobre Linux Projeto Open Source

Parte oficial do kernel 2.6

Características do UML

Linux como um processo do Linux

Figura da Máquina Virtual User-Mode Linux

Linux

UML AplicaçõesUMLAplicações

Apl AplAplApl

Hardware x86

Características do UML

Usuários e processos distintos do sistema real Cada usuário pode ser root

Dispositivos virtualizados Disco virtual é um arquivo no sistema real Interfaces de rede, console, etc

Controle da chamada de sistema Virtualização de Hardware com

rastreamento de chamadas (ptrace)

Características do UML

Int 0x80Notifica o kernel pai

Continua a execução

após a chamada de sistema

Executa a chamada de

sistema.Envia um sinal ao

final da

execução.

Retorna o estado do processo.Seta um código de retornopara a chamada de sistema.

Anula a chamada de sistema.Salava o estado do processo.Força o processo pararetornar a pilha do kernel.

User space(processo)

Kernel convidado

Thread de rastreament

o

Exemplo de virtualização da chamada de sistema no UML

Comparação de VMs

Nome Host Processor Técnica Licença Utilização

QEMU GPL/LGPL 10-20% CPU

Intel x86 Intel x86 Linux Linux GPL2

Intel x86, AMD64 Linux, Windows Proprietário

Xen Intel x86, AMD64 NetBSD, Linux GPL Nativa

Guest Processor

Plataforma do SO anfitrião

Plataforma do SO convidado

Desempenho

Intel x86, AMD64, IA-64, PowerPC, Alpha, SPARC 32

and 64, ARM, S/390, M68k

Intel x86, AMD64, ARM, SPARC 32 and 64, PowerPC,

MIPS

Linux,Windows, MAC OS,

FreeBSD, BeOS Troca

regularmenteRecompilação

dinâmica

Acadêmico, Desenvolvimen

to,Produção

User Mode Linux

Virtualização total

utilizando rastreamento de chamadas

Acadêmico, Desenvolvimen

to,Produção

Nativa (mais lenta

quando todas as

chamadas são

raastreadas)

Vmware ESX 3.0

Intel x86, AMD64

Windows,DOS, Linux, Unix BSD, Netware, Solaris

Virtualização total e

recompilação dinâmica

Acadêmico, Desenvolvimen

to,ProduçãoQuase Nativa

Intel x86, AMD64

Linux, Unix BSD, Windows XP (todos com

modificações)Paravirtualiza

ção

Acadêmico, Desenvolvimen

to,Produção

Conclusão

Muitos sistemas tem sido desenhados para utilizar virtualização a fim de subdividir os recursos dos computadores modernos. Alguns necessitam de hardware especializado, ou não suportam os sistemas operacionais mais comuns. Alguns garantem 100% de compatibilidade binária, tendo terríveis problemas de performance. Outros, sacrificam a segurança ou suas funcionalidades por velocidade. Poucos oferecem isolamentos de recursos ou garantias de performance. O ideal é monitor de máquinas virtuais que permite compartilhar sistemas operacionais comuns com o hardware convencional, sem sacrificar performance, funcionalidades e segurança

Bibliografia Máquinas Virtuais e Emuladores. Laureano, Marcos. http://br.geocities.com/cesarakg/user-mode-linux.html http://www.ime.usp.br/~baroni/docs/uml.html http://user-mode-linux.sourceforge.net/ http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_virtual_machines http://en.wikipedia.org/wiki/Xen http://www.eriberto.pro.br/xen/ http://www.xensource.com/ http://en.wikipedia.org/wiki/VMware www.guiadohardware.net/termos/vmware