LNCC - LABORATRIO NACIONAL DE COMPUTAO CIENTFICA

ISTCC - INSTITUTO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM CINCIAS DA

COMPUTAO

Virtualizao de Sistemas Operacionais

Por

Rodrigo Ferreira da Silva

Orientador

Prof. Fbio Borges de Oliveira

Petrpolis - RJ, Brasil

Dezembro de 2007

2

LNCC - LABORATRIO NACIONAL DE COMPUTAO CIENTFICA

ISTCC - INSTITUTO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM CINCIAS DA

COMPUTAO

Virtualizao de Sistemas Operacionais

Monografia apresentada ao curso de Graduao em

Tecnologia da Informao e da Comunicao do

ISTCC Instituto Superior de Tecnologia em Cincias

da Computao de Petrpolis, como pr-requisito para

obteno do ttulo de graduado em Tecnologia da

Informao e da Comunicao.

3

FOLHA DE APROVAO

Virtualizao de sistemas operacionais

Por

Rodrigo Ferreira da Silva

Monografia apresentada Comisso Examinadora como requisito da Disciplina

Projeto Final:

Fbio Borges de Oliveira

Laboratrio Nacional de Computao Cientfica - LNCC

Instituto Superior de Tecnologia em Cincias da Computao ISTCC

Eduardo Lcio Mendes Garcia

Laboratrio Nacional de Computao Cientfica - LNCC

Rogrio Albuquerque de Almeida

Laboratrio Nacional de Computao Cientfica - LNCC

Wagner Vieira Lo

Laboratrio Nacional de Computao Cientfica - LNCC

Petrpolis - RJ, Brasil

Dezembro de 2007

4

AGRADECIMENTOS

A Deus acima de tudo, minha noiva Juliana que sempre me deu apoio nas horas

difceis, aos meus pais que sempre acreditaram e investiram em meus estudos, ao meu

orientador Fbio pelo tempo disponibilizado entre as suas atividades, a Tnia e ao

pessoal da secretaria do IST sempre dando uma fora extra aos alunos, ao Lincoln, ao

professor Srgio da Tiny English Course de Petrpolis, aos colegas Bruno, Alex,

Luciana e Mariana, aos professores Luis Fernando, Augusto e Otvio (in memoriam), e

a todos que me ajudaram nesta difcil caminhada.

5

RESUMO

A virtualizao de sistemas operacionais uma tecnologia que vem ganhando espao

nos ltimos anos e cuja principal proposta particionar os recursos do hardware de

forma que ele execute vrios sistemas operacionais (iguais ou diferentes) e suas

aplicaes de forma simultnea e totalmente isoladas entre si. Com a virtualizao

podemos fazer um melhor aproveitamento dos recursos computacionais novos ou

existentes, reduzindo a freqente ociosidade desses recursos em momentos do dia e do

ms. Este trabalho tem como objetivo, apresentar os principais conceitos, bem como

algumas das caractersticas tcnicas, alm de exemplificar outras importantes utilizaes

desta tecnologia. Ele descreve tambm, as arquiteturas dos principais softwares de

virtualizao disponveis na atualidade, inclusive com detalhes de implementao.

Palavras-Chave: Virtualizao, Mquinas Virtuais, Sistemas Operacionais, Emuladores.

6

ABSTRACT

The operating systems virtualization is a technology that, is getting large in the last

years and which main proposal is divide the resources of the hardware to make it

execute several operating systems (different or the same), their applications in a

simultaneous way and totally isolated among themselves. With the virtualization we can

make a better use of the computer resources: new or existent, reducing the frequent

idleness of those resources in moments of the day and of the month. This work has the

intention, to present the main concepts, as well as some of the technical characteristics,

besides exemplifying other important uses of this technology. It also describes, the

architectures of the main softwares of virtualization available at the present time,

including implementation details.

Keywords: Virtualization, Virtual Machines, Operating systems, Emulators.

7

SUMRIO

INTRODUO .............................................................................................................. 11

CAPTULO I

CONCEITO DE VIRTUALIZAO E MQUINAS VIRTUAIS .............................. 13

1.1 Conceito de Virtualizao .................................................................................... 13

1.2 Implementaes .................................................................................................... 13

1.3 Virtualizao e emulao...................................................................................... 14

1.4 Mquina virtual e mquina real ............................................................................ 15

1.5 Motivao para o uso mquinas virtuais .............................................................. 16

1.6 O Monitor de Mquinas Virtuais .......................................................................... 17

1.7 Tipos de Mquinas Virtuais .................................................................................. 18

1.7.1 Mquinas virtuais clssicas ou de Tipo I ....................................................... 19

1.7.2 Mquinas virtuais Hospedadas ou de Tipo II ................................................ 20

1.7.3 Consideraes ................................................................................................ 20

1.8 Formas de virtualizao por software ................................................................... 21

1.8.1 Camada de Abstrao do Hardware (Hardware Abstraction Layer - HAL) 21

1.8.2 Nvel do sistema operacional (OS Level) ...................................................... 22

1.8.3 Emulao completa........................................................................................ 22

1.8.4 Nvel de Aplicao ........................................................................................ 23

1.8.5 Bibliotecas de interface do usurio (User level library interface) ................ 24

CAPTULO II

PRINCIPAIS APLICAES DE MQUINAS VIRTUAIS ........................................ 25

2.1 Introduo ............................................................................................................. 25

2.2 Consolidao de servidores .................................................................................. 26

2.2.1 Implementao da consolidao de servidores .............................................. 27

2.3 Segurana.............................................................................................................. 30

2.3.1 Isolamento ..................................................................................................... 30

2.3.2 Tolerncia falhas ......................................................................................... 31

2.3.3 Honeypots e Honeynets ................................................................................. 32

8

2.3.4 Deteco de intruso ...................................................................................... 33

2.4 Ensino ................................................................................................................... 35

2.5 Teste e Migrao de aplicaes ............................................................................ 36

2.6 Consolidao de aplicaes legadas ..................................................................... 36

2.7 Servio de Hospedagem (Hosting) ....................................................................... 37

2.8 Suporte Tcnico .................................................................................................... 39

CAPTULO III

TCNICAS PARA CONSTRUO DE SOFTWARE VIRTUALIZADOR ................ 40

3.1 Modos de CPU, trap e Chamadas de Sistema ...................................................... 40

3.2 O Modo Hipervisor ............................................................................................... 40

3.3 O problema da Arquitetura x86 ............................................................................ 41

3.4 Virtualizao Total (Full Virtualization) .............................................................. 42

3.4.1 Virtualizao de CPU na virtualizao total.................................................. 43

3.4.2 Virtualizao de memria/disco na virtualizao total.................................. 44

3.4.3 Virtualizao de E/S na virtualizao total.................................................... 45

3.5 Paravirtualizao (Paravirtualization) ................................................................. 46

3.5.1 Paravirtualizao e CPU ................................................................................ 47

3.5.2 Paravirtualizao e memria/disco ................................................................ 47

3.6 Emulao com Recompilao Dinmica .............................................................. 48

3.7 As novas tecnologias de Virtualizao da Intel e AMD ....................................... 50

CAPTULO IV

VIRTUALIZAO POR CAMADA DE ABSTRAO DO HARDWARE ............... 53

4.1 Introduo ............................................................................................................. 53

4.2 VMware ................................................................................................................ 53

4.2.1 VMware ESX Server ..................................................................................... 54

4.2.1.1 Virtualizao de CPU ............................................................................. 54

4.2.1.2 Virtualizao de memria ....................................................................... 55

4.2.1.3 Virtualizao de disco ............................................................................ 55

4.2.1.4 Virtualizao de rede .............................................................................. 56

4.2.2 VMware Server.............................................................................................. 56

4.2.3 VMware Workstation .................................................................................... 58

4.2.4 VMware Player .............................................................................................. 59

9

4.2.5 VMWare Infrastructure ................................................................................. 59

4.2.5.1 Alta Disponibilidade ............................................................................... 61

4.2.6 Teste do VMWare ......................................................................................... 62

4.3 Xen ....................................................................................................................... 63

4.3.1 Gerenciamento de Memria .......................................................................... 65

4.3.2 Gerenciamento da CPU ................................................................................. 65

4.3.3 Dispositivos de E/S ........................................................................................ 65

4.3.4 Dispositivos de Rede ..................................................................................... 66

4.3.5 Migrao de domnios ................................................................................... 67

4.3.6 Teste do Xen .................................................................................................. 67

4.4 Microsoft Virtual PC e Microsoft Virtual Server ................................................. 68

4.4.1 Discos virtuais (Virtual Hard Disk)............................................................... 70

4.4.2 Teste do Microsoft Virtual Server ................................................................. 71

4.5 VirtualBox ............................................................................................................ 72

4.5.1 Teste do VirtualBox ...................................................................................... 74

4.6 User-Mode Linux ................................................................................................. 75

4.6.1 Chamadas de sistema ..................................................................................... 76

4.6.2 Sistema de arquivos ....................................................................................... 77

4.6.3 Desempenho .................................................................................................. 77

4.6.4 Teste do User-Mode Linux ............................................................................ 77

CAPTULO V

VIRTUALIZAO NO NVEL DE SISTEMAS OPERACIONAIS ........................... 80

5.1 Introduo ............................................................................................................. 80

5.2 Solaris Containers (Zones) ................................................................................... 80

5.2.1 Gerenciamento de Memria .......................................................................... 82

5.2.2 Sistema de Arquivos ...................................................................................... 83

5.2.3 Configuraes de Rede .................................................................................. 83

5.2.4 Gerenciamento de Recursos .......................................................................... 84

5.2.5 Teste do Solaris Zones ................................................................................... 84

5.3 FreeBSD Jails ....................................................................................................... 87

5.3.1 Teste do FreeBSD Jails ................................................................................. 89

10

CAPTULO VI

VIRTUALIZAO POR EMULAO ....................................................................... 93

6.1 Introduo ............................................................................................................. 93

6.2 QEMU .................................................................................................................. 93

6.2.1 Teste do QEMU ............................................................................................. 95

6.3 Bochs .................................................................................................................... 96

6.3.1 Teste do Bochs .............................................................................................. 96

CAPTULO VII

VIRTUALIZAO NO NVEL DE APLICAO...................................................... 98

7.1 Introduo ............................................................................................................. 98

7.2 Java Virtual Machine ............................................................................................ 98

7.3 Microsoft .Net CLR .............................................................................................. 99

CAPTULO VIII

BIBLIOTECAS DE INTERFACE DO USURIO ..................................................... 101

8.1 Introduo ........................................................................................................... 101

8.2 Wine ................................................................................................................... 101

8.2.1 Arquitetura do Wine .................................................................................... 102

8.2.2 Gerenciamento de memria ......................................................................... 103

8.2.3 Drivers Wine ............................................................................................... 104

8.2.4 Teste do Wine .............................................................................................. 104

CONCLUSO .............................................................................................................. 106

ANEXO I - TABELA COMPARATIVA DE MQUINAS VIRTUAIS .................... 109

BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 111

11

INTRODUO

Os sistemas computacionais tradicionais vm se baseando h alguns anos no modelo

Hardware - Sistema Operacional - Aplicaes. Todavia, nesse modelo h um problema:

uma aplicao geralmente s executa sobre o sistema operacional para qual ela foi

escrita. Assim somos obrigados a ter um sistema operacional por vez executando em

determinado hardware, e somente as aplicaes que executam sobre esse sistema

podero ser executadas nesse hardware.

A virtualizao de sistemas operacionais um meio para reduzir a importncia do

sistema operacional. Ela visa permitir que um hardware possa executar vrios sistemas

operacionais iguais ou distintos, de uma forma simultnea e isolados entre si. Para isto

utiliza-se de tcnicas avanadas de abstrao e emulao, sempre mantendo esforos

para prover o mximo de segurana, desempenho e confiabilidade dos meios

envolvidos.

Alm disso, tambm uma proposta para consolidao de servidores, reduo do

consumo de energia eltrica, produo de calor, espao fsico e manuteno de

equipamentos. Benefcios estes que garantem um melhor aproveitamento dos recursos

computacionais existentes, assim, gerando menores custos e menor degradao

ambiental.

O presente trabalho consiste em apresentar os principais pontos desta tecnologia que

vem ganhando bastante espao nos ltimos anos. Ele visa principalmente servir de base

a pessoas que esto ingressando no estudo do tema, e podendo ser utilizado como ponto

de partida a pesquisas mais especficas na rea no futuro.

Este trabalho est dividido da seguinte forma: principais conceitos da tecnologia,

principais utilizaes da tecnologia, a arquitetura e as diferenas das tcnicas de

virtualizao existentes, e as caractersticas dos principais softwares de virtualizao

atuais. importante salientar que alguns desses softwares foram testados de forma

12

prtica, e ao final de cada apresentao do software neste trabalho, h um relato sobre

como foi feito o teste e uma rpida concluso.

Na ltima seo h uma concluso geral e sugestes para trabalhos futuros.

13

CAPTULO I

CONCEITO DE VIRTUALIZAO E MQUINAS VIRTUAIS

1.1 Conceito de Virtualizao

A virtualizao uma tecnologia que oferece uma camada de abstrao dos verdadeiros

recursos de uma mquina, provendo um hardware virtual para cada sistema, com o

objetivo de esconder as caractersticas fsicas e forma como os sistemas

operacionais e aplicaes interagem com os recursos computacionais.

As principais qualidades da virtualizao so: o reaproveitamento de recursos, a

portabilidade e a segurana.

Com a virtualizao podemos:

Executar diferentes sistemas operacionais em um mesmo hardware

simultaneamente.

Executar um sistema operacional (e suas aplicaes) como um processo de

outro.

Utilizar sistemas operacionais e aplicaes escritas para uma plataforma em

outra, alm de outros usos que sero vistos a seguir.

1.2 Implementaes

Conceitualmente a virtualizao pode ser implementada de duas formas: por solues

combinadas em hardware e software, ou totalmente baseada em software.

As solues de combinao entre hardware e software no so um conceito novo e suas

origens remetem ao incio da histria dos computadores nos anos 60, nas mquinas

VM/370 da IBM. Na soluo de hardware e software h uma cooperao entre um

14

software virtualizador (que faz o papel principal) com o hardware, cujo qual fornece

partes chaves do processo. O desempenho a principal vantagem desta tecnologia. So

exemplos de arquiteturas que suportam este tipo de virtualizao: IBM z/VM e HP-UX

Virtual Partition.

Na virtualizao totalmente baseada em software, no preciso um hardware provendo

recursos para suport-la, ao invs disso, o software virtualizador que prov totalmente

os recursos no processo. Essa tecnologia tem como vantagens o baixo custo de

implementao e a portabilidade entre plataformas. So exemplos dessa tecnologia:

VMWare, Xen, Microsoft Virtual Server, Solaris Zones, FreeBSD Jails e outras.

Este trabalho visa apresentar os principais conceitos da virtualizao baseada por

software, uma vez que esta tecnologia a mais comum atualmente e vem ganhando

cada vez mais popularidade por profissionais de TI (Tecnologia da Informao). A

virtualizao baseada em software alm de possuir as vantagens j citadas, ainda

possibilita virtualizar arquiteturas de baixo custo como, por exemplo, x86 e PowerPC.

1.3 Virtualizao e emulao

importante salientar que os termos virtualizao e emulao de sistemas apesar de

parecerem referir-se ao mesmo tema, na verdade possuem grandes diferenas. Um

emulador um agente escrito para tornar possvel a interao entre dois sistemas

distintos e incompatveis entre si (os quais podem ser um software e um hardware, ou

um software e outro software). Para isto, o emulador traduz as instrues entre um

sistema e outro, intermediando o processo.

J a virtualizao, por sua vez, utiliza a emulao e outras tcnicas para oferecer um

conjunto completo de recursos, com o objetivo de permitir que vrios sistemas

executem sobre uma mesma plataforma visando o mximo de desempenho.

O foco da emulao fazer um sistema executar totalmente sobre outro para o qual no

foi originalmente construdo, mesmo que isto cause uma perda de desempenho. De um

15

modo contrrio, a virtualizao preocupa-se sempre com o desempenho e executa o

sistema virtual diretamente no hardware quando possvel.

1.4 Mquina virtual e mquina real

Uma mquina virtual um espao virtual isolado com acesso ao hardware, onde

funciona um sistema virtual. Mquina virtual (em ingls, Virtual Machine VM) o

termo a que nos referimos quando estamos trabalhando com sistemas virtuais

executando em uma mquina real. Uma mquina virtual Uma duplicata eficiente e

isolada de uma mquina real [POPEK e GOLDBERG].

Uma mquina real formada por vrios componentes fsicos que fornecem operaes

para o sistema operacional e suas aplicaes. A funcionalidade e o nvel de abstrao

de uma mquina virtual encontram-se em uma posio intermediria entre uma

mquina real e um emulador, de forma que os recursos de hardware e de controle so

abstrados e usados pelas aplicaes [LAUREANO 2006].

O aparecimento do termo mquina virtual data do ano de 1967 quando pesquisadores da

IBM desenvolveram o sistema CP-67 que permitia que um nico hardware da famlia

360 simulasse mltiplas mquinas lgicas menores e totalmente independentes entre si.

Entretanto este termo permaneceu pouco conhecido at a metade dos anos 90, quando o

termo ressurgiu, sobretudo com o aparecimento de aplicaes voltadas a virtualizar

recursos nos microcomputadores PC (Personal Computer) de plataforma Intel

(arquitetura x86).

Em ambientes virtualizados as mquinas virtuais simulam uma rplica fsica de uma

mquina real. Dispositivos adicionais como drives de disquetes, CD-ROM e

dispositivos USB (Universal Serial Bus) tambm podem ser compartilhados entre as

mquinas virtuais e o sistema anfitrio (tambm chamado de sistema host). Os usurios

tm a iluso de que o sistema est disponvel para seu uso exclusivo.

Embora as funcionalidades das diversas mquinas virtuais sejam diferentes, todos

compartilham de atributos comuns [ROSEMBLUM] como:

16

Compatibilidade do software: a mquina virtual fornece uma abstrao

compatvel de modo que todo o software escrito para ela funcione.

Isolamento: garante que os softwares executados em cada uma das mquinas

virtuais e os da mquina real estejam totalmente isolados entre si.

Encapsulamento: usado para manipular e controlar a execuo do software na

mquina virtual.

Desempenho: adicionar uma camada de software a um sistema pode afetar o

desempenho do software que funciona na mquina virtual, mas os benefcios de

uso de sistemas virtuais devem compensar.

1.5 Motivao para o uso mquinas virtuais

Os sistemas computacionais tradicionais, de uma forma bsica, so projetados com trs

componentes: o hardware, o sistema operacional e as aplicaes.

Figura 1.01 - Representao dos componentes dos sistemas tradicionais

O hardware executa as operaes solicitadas pelas aplicaes. O sistema operacional

recebe as solicitaes das operaes por meio das chamadas de sistemas e controla o

hardware.

Devido ao fato de os projetistas de hardware, sistema operacional e aplicaes

trabalharem independentemente, geraram ao longo dos anos vrias plataformas

17

operacionais diferentes e incompatveis entre si. Assim as aplicaes escritas para uma

plataforma no funcionam para outra.

A utilizao de mquinas virtuais possibilita contornar essa dificuldade, pois permite

que diferentes aplicaes de diferentes plataformas executem ao mesmo tempo em um

mesmo hardware.

Em ambiente virtualizado podemos, por exemplo, criar uma mquina virtual executando

Windows, outra executando Linux, outra executando FreeBSD, alm de outras, as quais

executaro simultaneamente no mesmo computador. o monitor de mquinas virtuais

que permite estas implementaes.

1.6 O Monitor de Mquinas Virtuais

O monitor de mquinas virtuais (Virtual Machine Monitor VMM) uma aplicao

que implementa uma camada de virtualizao, a qual permite que mltiplos sistemas

operacionais funcionem sobre um mesmo hardware simultaneamente.

"As finalidades primrias de um sistema operacional so habilitar aplicaes a

interagir com um hardware de computador e gerenciar recursos de hardware e

software de um sistema. Por tal motivo, o monitor de mquinas virtuais pode ser

definido como um sistema operacional para sistemas operacionais [LAUREANO

2006].

o monitor de mquinas virtuais que cria e gerencia os ambientes de mquinas virtuais,

interpretando e emulando o conjunto de instrues entre as mquinas virtuais e a

mquina real (hardware).

As principais funes do monitor de mquinas virtuais so:

Definir o ambiente de mquinas virtuais.

Alterar o modo de execuo do sistema operacional convidado de privilegiado

para no privilegiado, e vice-versa.

18

Emular as instrues e escalonar o uso da CPU para as mquinas virtuais.

Gerenciar acesso aos blocos de memria e disco destinados ao funcionamento

das mquinas virtuais.

Intermediar as chamadas de sistema e controlar acesso a outros dispositivos

como CD-ROM, drives de disquete, dispositivos de rede, dispositivos USB.

Segundo Popek e Goldberg, um monitor de mquinas virtuais deve ter trs

caractersticas [POPEK e GOLDBERG] principais:

Eficincia: extremamente importante que um grande nmero de instrues do

processador virtual seja executada diretamente pelo processador real, sem que

haja interveno do monitor. As instrues que no puderem ser tratadas pelo

processador real precisam ser tratadas pelo monitor.

Integridade: todas as requisies aos recursos de hardware devem ser alocadas

explicitamente pelo monitor (memria, processamento etc).

Equivalncia: o monitor deve prover um comportamento de execuo

semelhante ao da mquina real para o qual ele oferece suporte de virtualizao,

salvo haja a necessidade de se fazer alteraes na disponibilidade de recursos da

mquina.

Ainda segundo Popek e Goldberg, importante salientar que na implementao de um

monitor de mquinas virtuais deve-se levar em conta caractersticas como:

compatibilidade, desempenho e simplicidade. A compatibilidade importante para a

execuo do legado de software. O desempenho de extrema importncia para a

execuo do sistema operacional e aplicaes na mquina virtual. A simplicidade

buscada para evitar falhas no monitor, que causaria problemas para todas as mquinas

virtuais em execuo.

1.7 Tipos de Mquinas Virtuais

Para a construo de mquinas virtuais, existem duas abordagens:

19

Mquinas virtuais clssicas ou de Tipo I.

Mquinas virtuais hospedadas ou de Tipo II.

1.7.1 Mquinas virtuais clssicas ou de Tipo I

Nesta abordagem o monitor de mquinas virtuais implementado entre o hardware e os

sistemas convidados (tambm chamados de sistemas guest ou guest systems).

Figura 1.02 - Esquema representativo de mquinas virtuais do tipo I

O monitor possui controle sobre o hardware e cria um ambiente de mquinas virtuais

dando a cada mquina virtual o comportamento de uma mquina fsica, podendo

executar sobre esses ambientes, sistemas operacionais iguais ou diferentes, totalmente

isolados entre si.

Um monitor deste tipo executa com a maior prioridade sobre os sistemas convidados de

forma que ele pode interceptar e emular todas as operaes que acessam ou manipulam

os recursos de hardware provenientes dos sistemas convidados.

20

1.7.2 Mquinas virtuais Hospedadas ou de Tipo II

Nesta abordagem o monitor implementado como um processo de um sistema

operacional real (sistema anfitrio).

O monitor de tipo II funciona de forma anloga ao de tipo I, com a diferena que ele

executado sobre o sistema operacional anfitrio, como um processo deste. Neste modelo

o monitor simula todas as operaes que o sistema anfitrio controlaria.

Figura 1.03 - Esquema representativo de mquinas virtuais do tipo II

1.7.3 Consideraes

Deve-se considerar que os monitores de tipo I e tipo II raramente so projetados em sua

forma conceitual. Hoje em dia so inseridas otimizaes para aumentar o desempenho

dos sistemas convidados. So elas:

Em monitores de tipo I:

O sistema convidado acessa diretamente o hardware. Neste processo,

necessrio que sejam feitas alteraes no sistema operacional para que suporte a

otimizao.

21

Em monitores de tipo II:

O sistema convidado acessa diretamente o sistema anfitrio. Nessa otimizao, o

monitor permite que sejam acessadas certas API1 do sistema anfitrio pelo

sistema convidado.

O sistema convidado acessa diretamente o hardware. Essa otimizao

conseguida quando o monitor permite o acesso direto a drivers de dispositivo do

sistema anfitrio.

O monitor acessa diretamente o hardware. Nessa otimizao o monitor tem seus

prprios drivers de dispositivos acessando o hardware com uma interface

prpria (de baixo nvel).

1.8 Formas de virtualizao por software

A seguir apresentada uma viso geral sobre as principais tcnicas utilizadas para

conceber softwares de virtualizao. Essas tcnicas so apresentadas de forma mais

detalhada nos captulos IV, V, VI, VII e VIII, e tambm estudos sobre os principais

softwares de virtualizao que as implementam.

1.8.1 Camada de Abstrao do Hardware (Hardware Abstraction Layer - HAL)

Nesta virtualizao utilizado um monitor de mquinas virtuais que simula um

conjunto de recursos de hardware para os sistemas convidados.

Com esta tcnica possvel executar diferentes sistemas operacionais (isto , com

kernels diferentes) em uma mesma arquitetura.

1 API (Application Programming Interface) o conjunto de rotinas que acessam ou executam

determinadas funcionalidades nos sistemas operacionais. So geralmente utilizadas por programadores no

desenvolvimento de softwares para que no seja necessrio envolver-se em detalhes de implementao

dos sistemas operacionais.

22

Exemplos: VMware, Xen, Virtual Server e VirtualBox.

Figura 1.04 - Representao da virtualizao por camada de abstrao de hardware

1.8.2 Nvel do sistema operacional (OS Level)

Nessa tcnica, a virtualizao obtida utilizando-se uma chamada de sistema (system

call) especfica, criando um ambiente idntico ao sistema operacional anfitrio

(geralmente uma instncia dele mesmo), cujo principal objetivo o isolamento de

processos. A mquina virtual funciona como um processo do sistema anfitrio. Essa

forma de virtualizao tem como vantagem o desempenho por j fazer parte do sistema

operacional. A desvantagem de que o usurio no pode fazer uso de outro sistema

operacional (outro kernel) no ambiente virtual.

Figura 1.05 - Representao da virtualizao no nvel de sistema operacional

1.8.3 Emulao completa

A execuo do sistema virtual conseguida usando-se um software emulador, o qual

simula o hardware do sistema para a execuo do sistema convidado, traduzindo

23

instrues do sistema convidado para equivalentes no sistema anfitrio e vice-versa. Por

este motivo a principal desvantagem desta implementao o baixo desempenho. Alm

disso, um emulador geralmente s permite a execuo de um sistema convidado por

vez, sendo necessrio executar uma nova instncia do emulador para cada mquina

virtual criada, o que contribui significativamente para a perda de desempenho.

Os emuladores so descritos neste trabalho, por se constituir uma maneira de se obter a

execuo de um sistema virtual. Contudo, os emuladores no so classificados como

softwares de virtualizao propriamente dito, uma vez que no preenchem os requisitos

de flexibilidade e desempenho.

Exemplos: QEMU e Bochs.

Figura 1.06 - Representao da execuo de sistemas virtuais por emulao

1.8.4 Nvel de Aplicao

Essa virtualizao consiste no uso de uma mquina virtual como um componente-chave

para execuo de certas aplicaes de uma forma protegida a outros processos em

execuo no sistema operacional. Essa mquina virtual pode ser implementada em

vrias plataformas, garantido assim a portabilidade da aplicao nas diversas

plataformas.

Exemplos: Java VM e Microsoft .Net CLR.

24

Figura 1.07 - Representao da virtualizao no nvel de aplicao

1.8.5 Bibliotecas de interface do usurio (User level library interface)

Esta virtualizao consiste em prover um ambiente para execuo de aplicaes sobre

uma plataforma diferente para o qual ela foi construda. Baseia-se na emulao das

chamadas API entre a aplicao e o sistema operacional original, traduzindo-as para

equivalentes ao sistema operacional anfitrio.

Exemplo: Wine e Cygwin.

25

CAPTULO II

PRINCIPAIS APLICAES DE MQUINAS VIRTUAIS

2.1 Introduo

A utilizao da virtualizao, ao longo dos anos, tem-se revelado uma alternativa

interessante em diversos paradigmas da computao, entre eles esto a centralizao e

consolidao de servidores, as otimizaes de hardware e a segurana da informao.

Com a consolidao de servidores, ao invs das empresas utilizarem vrios servidores

com seus respectivos sistemas operacionais, utiliza-se um servidor com mquinas

virtuais abrigando vrios sistemas operacionais com suas aplicaes e servios,

reduzindo-se assim diversos custos administrativos e operacionais.

Alm disso, um sistema funcionando em uma mquina virtual fica disponvel

instantaneamente. Mquinas virtuais basicamente so arquivos armazenados no disco e

podem ser mantidos em espera e restaurados em poucos segundos, com aplicaes e

servios voltando a funcionar no mesmo ponto onde a mquina virtual foi suspensa,

tornando prtica sua administrao.

O isolamento entre as mquinas virtuais e o sistema anfitrio torna certas tarefas

arriscadas, completamente seguras. A avaliao de novos sistemas, testes com vrus e

outras ameaas geralmente significa sujeitar o computador a operaes onde nem

sempre possvel sua reverso. Quando o teste concludo, o estado completo da

mquina virtual pode ser arquivado ou descartado. Se alguma ameaa danificar o

sistema, a mquina virtual pode ser descartada e restaurada ao seu estado original.

O campo de desenvolvimento de softwares outra rea que tambm se beneficia do uso

de mquinas virtuais. Desenvolver aplicaes de baixo nvel ou componentes de

sistemas operacionais usando-se a plataforma que est em execuo no momento pode

26

causar danos irreversveis ao sistema. As mquinas virtuais tambm isolam o sistema

principal de bugs em softwares, aumentando a segurana para test-los.

A seguir sero descritas algumas das principais aplicaes em que o uso da

virtualizao tem um papel muito importante, seja reduzindo custos ou at mesmo

viabilizando certos procedimentos.

2.2 Consolidao de servidores

Hoje em dia as empresas vm cada vez mais buscando a centralizao e diminuio do

nmero de servidores fsicos em suas instalaes. Esse processo conhecido como

consolidao de servidores.

Devido aos anos de recesso que estamos sofrendo recentemente, cada vez mais faz-se

necessrio reduzir custos. Este fato vem mudando o cenrio do mercado internacional

de servidores, que est caminhando novamente para centralizao de recursos.

Imaginemos uma situao onde tivssemos que disponibilizar servios em vrios

servidores diferentes sendo que cada servidor teria, conforme o servio, determinada

quantidade de memria e espao em disco. Devemos considerar tambm que grande

parte do tempo estes servidores ficaro ociosos ou seu uso cai consideravelmente em

determinados horrios. Todos os servidores devem ficar disponveis em uma rede,

porm precisam ter certo nvel de segurana.

Esse cenrio tradicionalmente exigiria um grande investimento em infra-estrutura em

computadores, espao fsico, rede, alm de gastos operacionais como energia eltrica,

manuteno dos equipamentos e da rede, e administrao dos diversos sistemas e

servios.

Nesses casos a virtualizao uma grande alternativa, pois, ao invs de possuirmos

vrios servidores fsicos, podemos possuir apenas alguns ou mesmo somente um,

reduzindo drasticamente a complexidade. Alm disso, haver tambm um melhor

aproveitamento dos recursos computacionais, reduo do custo total de propriedade e do

27

custo operacional, a diminuio do consumo de energia eltrica reduzindo o impacto no

meio ambiente, alm do que, com o nmero de servidores fsicos reduzidos, o espao

fsico necessrio para abrig-los tambm ficar reduzido, garantindo vantagens como

economia em administrao, manuteno e refrigerao dos equipamentos.

Alm disso, a capacidade de executar softwares de diferentes sistemas operacionais num

mesmo hardware reduz o desperdcio de capacidade de processamento que ocorre

freqentemente nos servidores em determinados horrios ou dias do ms. Segundo a

revista INFO [INFO249], em recente estudo, somente 25% (vinte e cinco por cento) da

capacidade instalada de TI utilizada em um ano.

A administrao facilitada outro benefcio agregado e de grande importncia no

projeto de consolidao de servidores. Nesta proposta, tecnicamente os sistemas

operacionais so abrigados em mquinas virtuais e cada mquina virtual geralmente

armazenada no disco da mquina fsica como um s arquivo, o que torna extremamente

prtico, por exemplo, operaes de backup, mudana de mquinas virtuais de um

servidor fsico para outro, adicionar cpias de sistemas e testar novos sistemas. Alguns

monitores de mquinas virtuais (como o VMware e o Xen, que sero vistos a seguir) j

possuem scripts automatizados de backup e mudana de mquina virtual de servidor.

Por fim, as empresas que consolidarem seu parque de servidores podero aproveitar os

seus equipamentos descartados para outras finalidades. Elas podem utilizar estes

equipamentos, por exemplo, para aumentar a disponibilidade e segurana de seus

sistemas, implantando solues de tolerncia falhas.

2.2.1 Implementao da consolidao de servidores

Como j foi visto, a consolidao de servidores uma excelente alternativa para

reduo de custos em ambiente de TI. Na virtualizao um servidor subdividido em

mquinas virtuais e cada mquina virtual tem sua prpria CPU virtualizada, memria, e

espao em disco e podendo compartilhar outros dispositivos anexados plataforma

fsica.

28

Figura 2.01 - Servidores no virtualizados

Figura 2.02 - Servidor virtualizado

Para implementarmos uma consolidao de servidores, primeiramente devemos

considerar alguns pontos chaves [INTEL]:

Avaliar os processos e as aplicaes crticas. Onde aumentando o nvel dos

servios, aumentariam os resultados?

Verificar quais servidores so subutilizados e que poderiam compartilhar

recursos. Muitos servidores web e de e-mails hoje funcionam na maioria do

tempo abaixo de 10% de utilizao. Esses so timos candidatos a uma

consolidao.

29

Algumas aplicaes so ms candidatas consolidao. Nesta classificao

esto enquadradas as aplicaes de alta performance que utilizam o servidor na

maior parte do tempo (ex: analisadores de grandes massas de dados), bem como,

os de misso crtica ou de performance crtica, em que qualquer conteno de

recursos poderia impactar negativamente nos resultados.

Deve-se proceder a seguinte metodologia para clculo de capacidade:

Fazer um histrico dos dados das aplicaes a serem consolidadas, capturando

dados como consultas, uso de memria, entrada e sada, armazenamento ou

qualquer outra informao relevante, em um ciclo de um dia, um ms, um ano

etc.

Usando este histrico, deve-se mapear padres de uso para descobrir aplicaes

que poderiam funcionar juntas, e combinando aplicaes de picos em horrios

diferentes.

Somar todos os picos de carga de trabalho de todos os servios e aplicaes a

serem consolidadas para determinar a requisitos de capacidade computacionais

necessrias (CPU, memria, disco, operaes de entrada e sada etc.).

Acrescentar uma margem de crescimento projetada para os prximos seis meses,

dois anos ou eventual substituio de equipamentos (por exemplo: devido ao

trmino de suas vidas teis).

Caso haja polticas institucionais de utilizao de servidores (por exemplo:

nenhum servidor deveria estar funcionando normalmente acima de 80% da

capacidade), deve-se adicionar tambm esta margem de segurana.

Por fim, deve-se considerar no clculo o overhead2 gerado da tcnica de

virtualizao adotada.

Aps este estudo, deve-se realizar a consolidao das aplicaes em sua forma prtica,

consolidando aplicaes de menor escala e, na medida em que se obtm xito, proceder

para aplicaes de maior escala.

2 Overhead: Custos adicionais em processamento ou armazenamento que reduz de forma significativa e

indesejvel, o desempenho dos sistemas de computao.

30

Ao final de cada trabalho, deve-se utilizar tcnicas de medio de carga de trabalho para

uma anlise do sucesso obtido.

2.3 Segurana

Ameaas segurana so uma das mais imprevisveis e desafiadoras causas de quedas

de servio em sistemas, o que pode ser extremamente custoso para a instituio. Em

recente relatrio apontando pelos laboratrios McAfee Avert, as taxas em que novas

ameaas segurana aparecem duplicaram nos ltimos anos [HINES]. O relatrio

semestral da Symantec sobre ameaas de segurana, referente ao segundo semestre de

2005, apontou aumento no nmero ameaas, enfatizou o uso de novas e sofisticadas

ferramentas para a prtica do crime ciberntico, e o substancial aumento no roubo de

informaes confidenciais [SYMANTEC].

A virtualizao uma poderosa ferramenta na preveno contra ameaas de segurana,

na medida em que evita custos com interrupo de servio e perda de dados.

2.3.1 Isolamento

Um dos maiores benefcios da virtualizao o isolamento de processos em mquinas

virtuais. Com a virtualizao, podemos isolar aplicaes de alto risco de aplicaes

potencialmente vulnerveis. O isolamento eleva a proteo contra aplicaes

maliciosas, aumentando a dificuldade das mesmas acessarem dados, ou afetar processos

que estejam executando em outras mquinas virtuais.

Alm disso, isolando falhas, prevenimos que uma aplicao em mau funcionamento

comprometa todo o sistema. Por exemplo, aplicaes que fazem conexes externas,

como servidores de e-mail, podem ser confinadas em mquinas virtuais prprias, ou

seja, mantendo-as separadas do sistema operacional anfitrio. Alm do mais, podemos

definir nesta mquina virtual, privilgios para acesso a dados e servios vitais.

31

Ainda neste contexto, uma mquina virtual pode ser usada para dar privilgios limitados

a usurios ou aplicaes convidados em um ambiente que pode ser seguramente

deletado quando o servio for concludo. Se algumas destas mquinas virtuais

estiverem comprometidas, somente seria necessrio descartar as mquinas virtuais

corrompidas e iniciar novas outras, ou recuperar cpias de seguranas (backup).

2.3.2 Tolerncia falhas

A virtualizao permite que uma aplicao em mau funcionamento executando em sua

mquina virtual possa ser reiniciada rapidamente e de um modo seguro, sem afetar

outras aplicaes que estejam executando no mesmo sistema anfitrio. Ela permite

tambm, que administradores possam suspender, reiniciar e migrar mquinas virtuais,

ajudando a suavizar efeitos de ataques e falhas em aplicaes, ou at mesmo falhas em

hardware, quando acontecerem (figura 2.03).

Em caso de falha, as mquinas virtuais podem simplesmente ser reiniciadas de um

ponto de restaurao, uma cpia de segurana, ou outro mecanismo de recuperao que

possa trazer o sistema a um estado saudvel.

Se a camada fsica do sistema falha, as mquinas virtuais podem ser migradas e

restauradas em outras mquinas fsicas. Esta habilidade para recriar um servio sem ter

que iniciar do zero especialmente til para servios de misso crtica e de execuo

prolongada, porque prov uma rpida recuperao de desastres. Uma boa idia

armazenar pontos de restaurao de mquinas virtuais em locais remotos para

posteriormente serem recuperados em caso de falha.

Os monitores de mquinas virtuais VMware e Xen dispem de ferramentas que migram

e reiniciam as mquinas virtuais automaticamente em outros servidores em caso de

falha do servidor original.

32

Funcionamento normal

Funcionamento com falha

Figura 2.03 - Demonstrao de recuperaes em uma falha de sistema

2.3.3 Honeypots e Honeynets

Um honeypot um sistema ou aplicao que colocado em uma rede de forma

proposital para que seja comprometido ou atacado. Um honeypot age como uma

ferramenta de estudos e testes de vulnerabilidades em uma rede ou aplicaes, mas no

considerado uma ferramenta de segurana. Honeynet uma rede composta de

honeypots.

Mquinas com honeypots instalados executam servios falsos, que um atacante trata

como se fosse um servio original. Entretanto servios como este tm a finalidade de

monitorar os passos do atacante para que se saiba como e quando foram feitos os

33

ataques e o que se pretende fazer aps a invaso do sistema, gerando logs dessas

informaes para os administradores do sistema.

Os honeypots no tm valor de produo, assim qualquer um que tente se comunicar

com o sistema geralmente uma tentativa de ataque.

A virtualizao faz o uso de honeypots e honeynets ser uma alternativa extremamente

segura, simples e barata. Por exemplo, com a virtualizao podemos simular uma rede

virtual colocando firewall, software IDS, servidor web e servidor de arquivos em

mquinas virtuais isoladas executando sobre a mesma mquina fsica. Um atacante que

consiga invadir este sistema acreditar que est invadindo uma rede real, e assim, uma

vez que toda a ao do atacante foi devidamente registrada no logs do sistema, podemos

identificar as vulnerabilidades exploradas por ele e elimin-las de nossa rede de

produo.

2.3.4 Deteco de intruso

Sistemas de deteco de intruso (Intrusion Detection System IDS) so utilizados para

detectar se algum est tentando invadir um sistema ou fazer mau uso dele. Essas

ferramentas foram concebidas com o crescimento das redes, devido dificuldade de

administradores de redes e analistas de segurana monitorar ou inspecionar

constantemente todos os sistemas e arquivos de logs.

As ferramentas IDS tm a finalidade de ficar a todo tempo monitorando um sistema e

tentando reconhecer aes intrusivas ou fora de um padro normal de uso. Caso

detectem alguma anomalia, elas automaticamente disparam um alerta ao administrador

do sistema ou executam aes defensivas.

Existem conceitualmente dois tipos de implementao de ferramentas IDS:

Host Based IDS (HIDS): so instalados em um servidor (host) para prevenir

ataques ao prprio servidor. Essa implementao utilizada quando se deseja

elevar a segurana das informaes contidas neste servidor.

34

Network Based IDS (NIDS): essa implementao baseia-se na captura e anlise

dos pacotes na rede, e so instalados em mquinas em que se concentra o trfego

de rede.

O uso de mquinas virtuais com ferramentas IDS tem mais sentido quando as

implementamos em um sistema anfitrio devido a um problema caracterstico dos

sistemas HIDS: se as ferramentas IDS estiverem instaladas na prpria mquina que est

sendo monitorada, o sistema fica passvel de desativao por parte do atacante, o que

causa reduo de sua confiabilidade.

A idia deste modelo consiste em instalar as ferramentas IDS num sistema operacional

anfitrio e confinar o sistema a ser monitorado em uma mquina virtual executando

sobre esse sistema anfitrio. Dessa forma o sistema principal ficaria isolado das

ferramentas IDS e este por sua vez estaria fora do alcance do atacante, monitorando

constantemente os acessos mquina virtual.

Figura 2.04 - Representao de um modelo freqentemente utilizado e

um modelo isolado em mquinas virtuais

A figura 2.04 ilustra, no primeiro caso, uma implementao normal. Nessa

implementao o atacante que chegar ao sistema pode ter acesso s ferramentas IDS e

conseqentemente desativ-las. No segundo as ferramentas IDS esto isoladas e

monitorando o sistema convidado, um atacante que chegar ao sistema convidado no

conseguir chegar at as ferramentas IDS.

35

2.4 Ensino

A fora da virtualizao tambm pode ter excelente emprego na rea de ensino. O uso

de mquinas virtuais torna o processo de ensino bastante prtico e a custo reduzido. Por

exemplo, em uma instituio que ministra diversos tipos de cursos e que utiliza a

tecnologia dos computadores, comum a necessidade de possuir mquinas dedicadas a

cada curso, o que gera grandes custos de compra de equipamentos e manuteno.

Tambm, nestes casos, comum acontecerem diversos problemas durante o curso, tais

como: necessidade de reinstalao do sistema operacional e aplicativos, dificuldade de

se restaurar configuraes padro, alterao e esquecimento de senhas (como a de

administrador), arquivos apagados de forma acidental, etc.

Problemas como estes podem ser facilmente resolvidos com o uso dos conceitos de

virtualizao. Para essa implementao podem ser consideradas duas abordagens:

Na primeira abordagem pode ser utilizado um computador de grande porte como

servidor central, onde ficaro armazenadas as mquinas virtuais que sero utilizadas

pelos alunos dos diversos cursos. No lado do aluno sero utilizadas mquinas clientes de

pequeno porte, onde acessaro, atravs de uma conexo de rede, as mquinas virtuais

armazenadas no servidor. Periodicamente os arquivos contendo as mquinas virtuais

originais poderiam ser recuperados no servidor, o que rapidamente tornaria o sistema

pronto para um novo uso.

Na segunda abordagem pode ser utilizado um nmero reduzido de computadores

contendo vrias mquinas virtuais com o contedo dos cursos. Nesta abordagem cada

aluno utilizaria o computador podendo fazer suas modificaes conforme necessrio,

todavia restrito a seu espao virtual. Ao final do perodo, podem ser recuperados os

arquivos de mquinas virtuais originais alojados em uma rea de armazenamento

remoto, para que rapidamente os sistemas retomem seu estado normal.

Em ambas as abordagens os alunos devem armazenar seus arquivos de curso e

configuraes pessoais em sua mdia de preferncia ou em um espao em disco remoto,

uma vez que as mquinas virtuais sempre sero restauradas em seu estado original.

36

Sabemos que comum em processos de aprendizagem acontecer danos ao sistema

operacional ou ferramentas instaladas, seja para ensino de computao, seja para ensino

em outras reas. Estas abordagens tm como principal vantagem o fato de se poder criar

mquinas virtuais instalando o sistema operacional e ferramentas que sejam necessrias

para cada perfil de curso/aluno, em um estado em que todo o sistema esteja testado e

livre de problemas, e, posteriormente permitindo que se recupere essas configuraes,

sem maiores transtornos aos alunos e professores.

2.5 Teste e Migrao de aplicaes

Sem dvida um dos grandes desafios para profissionais de TI o teste e a migrao de

aplicaes. Com o passar do tempo necessrio que as aplicaes utilizadas sejam

atualizadas para que possamos desfrutar de novos recursos e tecnologias existentes.

Mas por outro lado essa no uma tarefa to simples, uma vez que ao substituirmos

uma aplicao por outra, ou atualizarmos para uma verso mais nova, corremos o risco

de ficarmos impossibilitados de utilizar estas aplicaes, ocasionando prejuzos para a

instituio.

Utilizando o recurso da virtualizao podemos criar mquinas virtuais para fazer os

devidos testes de sistemas operacionais, migraes de aplicaes, desenvolvimento e

teste de software novo etc, tudo isso de forma isolada do sistema de produo. Assim se

algo der errado podemos restaurar uma mquina virtual original e retomar o processo do

incio, e com isso conhecer as dificuldades do processo de forma antecipada.

2.6 Consolidao de aplicaes legadas

Hoje em dia grande parte das instituies ainda utiliza aplicaes legadas em seus

sistemas de misso crtica, ou seja, aplicaes que no podem ser migradas ou

modificadas devido a fatores como: falta de oramento, fabricante que se retirou do

mercado, aplicaes que foram descontinuadas pelo fabricante, etc.

37

Podemos utilizar a virtualizao para mover estas aplicaes legadas e sem suporte por

parte do fabricante de um modo em que possuam um melhor aproveitamento de

recursos de hardware e gerenciamento.

A virtualizao simplifica a migrao de aplicaes legadas em novas plataformas. Em

casos em que a nova plataforma no suporta a execuo das aplicaes legadas, a

aplicao pode ser hospedada com seu sistema operacional (para qual foi desenvolvido

originalmente) em uma mquina virtual executando sobre a nova plataforma, sem

nenhuma necessidade de alterao no software.

Normalmente um hardware novo fica subutilizado quando dedicado a executar

aplicaes legadas. A consolidao das aplicaes legadas atravs da virtualizao

tambm oferece um melhor aproveitamento de hardware novo, pois permite que um

nico hardware execute vrias instncias de aplicaes legadas simultaneamente.

Por fim, movendo aplicaes legadas para sistemas virtuais eliminamos os riscos de

problemas de compatibilidade e de execuo simultnea, porque elas estaro confinadas

s suas respectivas mquinas virtuais, completamente isoladas das novas aplicaes e

dos novos sistemas operacionais.

2.7 Servio de Hospedagem (Hosting)

A hospedagem (hosting) um servio que possibilita que pessoas e empresas possam

armazenar informaes, imagens, vdeos, ou qualquer contedo acessvel pela web. Esse

servio prestado por empresas que possuem um centro de dados, e normalmente

tambm podem oferecer conectividade Internet.

Os provedores deste servio geralmente usam uma tcnica conhecida como virtual

hosting para abrigar centenas de pginas com seus respectivos domnios em um servidor

web, uma vez que seria proibitivo em termos de hardware, manter um servidor web

separado para cada domnio. Atravs da tcnica, um nico servidor web pode atender

solicitaes a diversos domnios simultaneamente (figura 2.05).

38

Figura 2.05 - Um servidor com vrios domnios virtuais

Por outro lado, um servidor dedicado tem como principal vantagem o fato de no

interferir em outros sites hospedados no mesmo servidor fsico e liberar o acesso do

sistema operacional (acesso de root) para que o administrador do site possa instalar e

configurar quaisquer aplicativos com total liberdade e flexibilidade.

As mquinas virtuais possibilitam que os servios de hospedagem possam usufruir dos

benefcios citados no pargrafo anterior sem maiores custos. Essa tcnica chamada de

servidor virtual privativo (virtual private server - VPS), permite que os centros de dados

operem com diversos servidores virtuais dedicados para cada domnio consolidados em

um nmero reduzido de servidores fsicos (figura 2.06).

Como um servidor virtual privativo executa seu prprio sistema operacional, os

provedores podero dar a seus clientes acesso com segurana s mquinas (virtuais),

ampliando sua gama de servios oferecidos.

39

Figura 2.06 - Virtualizao de servidores web dedicados para cada domnio

2.8 Suporte Tcnico

A virtualizao tambm facilita o trabalho de empresas que oferecem servios de

suporte tcnico. Com ela as limitaes tcnicas que inviabilizam o atendimento de

suporte para diferentes sistemas operacionais e aplicaes e suas diferentes verses,

praticamente so eliminados, uma vez que no h necessidade de se manter

equipamentos dedicados a cada verso de sistema operacional ou aplicao que se

deseja dar suporte. Alm disso, ao invs de uma empresa manter funcionrios

especficos para atender solicitaes de suporte para cada tipo de sistema operacional e

aplicaes, ela pode habilitar seus funcionrios a atenderem chamadas de suporte aos

diversos tipos de sistemas diferentes, o que acarreta em economia em mo-de-obra e

qualidade no atendimento.

40

CAPTULO III

TCNICAS PARA CONSTRUO DE SOFTWARE VIRTUALIZADOR

3.1 Modos de CPU, trap e Chamadas de Sistema

Basicamente existem dois modos de privilgios na CPU para execuo de cdigo

binrio: o modo de usurio (user mode) e modo supervisor (kernel mode). O sistema

operacional executa em modo supervisor, gerenciando os processos e, portanto tem o

controle total da mquina. Os processos dos sistemas operacionais executam em modo

usurio e por isso no detm o controle total da mquina.

As instrues que mudam o completo estado do sistema e so chamadas de instrues

privilegiadas, no podem executar no modo usurio. Quando uma aplicao em modo

usurio tenta executar instrues privilegiadas, gerada uma exceo que resulta em

uma interrupo da CPU, esta exceo comumente chamada de trap. Em seguida, a

CPU automaticamente transfere o fluxo de controle para o kernel do sistema

operacional, o qual decide o que fazer.

Geralmente as aplicaes (que executam em modo de usurio) evitam executar

instrues privilegiadas. Ao invs disso, elas chamam o kernel atravs de uma

funcionalidade conhecida como chamadas de sistema (system calls) [STEIL].

3.2 O Modo Hipervisor

Algumas CPU introduzem um terceiro modo de CPU, chamado modo hipervisor

(hypervisor mode). O modo hipervisor tem total controle da CPU, e onde o monitor de

mquinas virtuais gerencia os sistemas operacionais abrigados em suas mquinas

virtuais. Enquanto a interface entre modo usurio e modo supervisor ainda a mesma,

agora h uma nova interface entre o modo supervisor e o hardware, o modo

hipervisor. Desse modo, todas as instrues privilegiadas feitas pelo kernel so

41

capturadas pelo monitor de mquinas virtuais que pode emular o comportamento

desejado. Este mtodo chamado captura e emulao (trap-and-emulate) [STEIL].

Um exemplo de uma CPU que implementa um modo hipervisor o IBM PowerPC 970,

tambm conhecido como G5. As novas arquiteturas Intel VT da Intel e AMD-V da

AMD tambm implementam uma espcie de modo hipervisor e so descritas mais a

seguir.

3.3 O problema da Arquitetura x86

Os processadores de arquitetura x86 (ou IA32) possuem quatro nveis de privilgio para

execuo de cdigos que so numerados de 0 a 3. Cdigo rodando no nvel 0 (modo

supervisor) pode executar qualquer instruo na CPU, enquanto no nvel 3 (modo

usurio) existem instrues que no podem ser executadas. Esses nveis de privilgios

so comumente chamados de "anis" (rings), devido forma como eram ilustrados no

manual de programao do chip 80386 (figura 3.01).

Figura 3.01 - Estrutura da Arquitetura x86

Nessa arquitetura os sistemas operacionais somente usam os nveis 0 e 3, sendo o nvel

0 para o kernel e o nvel 3 para o modo usurio.

Como nessa arquitetura no foi implementado um modo hipervisor, o monitor de

mquinas virtuais obrigado a executar em modo supervisor, e ao criar uma mquina

42

virtual ele precisa forar o kernel do sistema operacional convidado a executar em modo

usurio no ring 3 (em algumas implementaes ele executa em um nvel no utilizado

como o ring 1).

Com isso, para manter cada sistema convidado isolado necessrio utilizar uma tcnica

complexa chamada de desprivilegiamento, a qual fora a execuo de um sistema

convidado em um nvel menos privilegiado.

A seguir esto descritas as principais tcnicas utilizadas para superar esta dificuldade da

arquitetura x86. importante salientar que tais tcnicas tambm podem ser

implementadas em outras arquiteturas.

3.4 Virtualizao Total (Full Virtualization)

A virtualizao total uma tcnica que prov uma completa simulao da subcamada de

hardware para os sistemas convidados. O resultado um ambiente em que todos os

sistemas operacionais que so capazes de executar diretamente em um hardware

tambm podem executar em uma mquina virtual.

A principal vantagem da virtualizao total que no h necessidade de modificaes

nos sistemas operacionais convidados para que suportem a virtualizao, dado que uma

estrutura completa de hardware virtualizada o que faz com que o sistema convidado

pense estar executando diretamente no hardware.

Figura 3.02 - Estrutura representativa da virtualizao total

43

O desafio para a virtualizao total manter cada sistema convidado isolado. Para

conseguir isto, so aplicadas algumas tcnicas de captura e emulao de instrues da

CPU, o que resulta em um desempenho reduzido neste tipo de tcnica.

3.4.1 Virtualizao de CPU na virtualizao total

Para que uma arquitetura seja estritamente virtualizvel, necessrio que todas as

instrues privilegiadas sejam capturadas para o modo supervisor quando originadas em

modo usurio. Entretanto em arquiteturas como a x86, o kernel do sistema convidado

no pode estar executando em modo usurio, porque ele pode utilizar instrues

assembler que no podem ser capturadas e emuladas. O kernel comporta-se

diferentemente quando em modo usurio. Nesta arquitetura existem diversas instrues

que tem comportamentos diferentes no modo usurio e no modo supervisor, e por isso

no causam uma exceo na CPU (trap). Um exemplo disso que uma aplicao em

modo usurio poderia perguntar se ela est executando em modo supervisor ou em

modo usurio, e obteria a mesma resposta: modo usurio, sem qualquer chance do

monitor de mquinas virtuais interceptar essa instruo e retornar uma resposta falsa

[STEIL].

Com isso dizemos que a arquitetura x86 no estritamente virtualizvel, pois no

possui nativamente um modo hipervisor e nem todas as instrues sensveis causam

traps de CPU.

Para contornar esse problema, em algumas solues o cdigo x86 analisado instruo

por instruo e emulado, contudo este processo causa uma perda de desempenho

considervel. Esta tcnica tambm conhecida como emulao do cdigo x86 e

utilizada pelo software de virtualizao Bochs.

Em outras solues utilizada uma tcnica chamada traduo binria (ou reescrita

binria) que bem mais eficiente em termos de desempenho. Essa tcnica atualmente

a mais utilizada e so implementados em softwares como VMware, Microsoft Virtual

Server e outros.

44

A traduo binria consiste em recompilar todo e somente o cdigo sensvel, isto ,

traduzir todo o cdigo assembler que problemtico (que necessita de um trap de CPU,

mas como foi explicado anteriormente, no causa um trap) substituindo com traps

explcitos no modo supervisor. Todo cdigo do modo supervisor gerado nos sistemas

convidados deve ser analisado e emulado antes de ser executado.

O cdigo dividido em blocos e estes so ento verificados. Se eles no contm

instrues problemticas, podem ser executados, do contrrio estas instrues so

substitudas por outras, adequadas pelo monitor, o que far com que o sistema

convidado acredite estar executando em um modo privilegiado quando na verdade est

em um modo desprivilegiado.

Nesse contexto, todo cdigo que j foi checado uma vez no precisa ser checado

novamente, e uma definio de blocos que se refere a outro, pode ser colocado junto a

um bloco maior (trace cache), podendo ser executado sem futuras checagens, o que

agiliza bastante o processo.

3.4.2 Virtualizao de memria/disco na virtualizao total

Uma vez que a mquina virtual deve se comportar como uma mquina real, a memria

deve se comportar da mesma forma para todo cdigo executado dentro da mquina

virtual. Entretanto, o acesso pgina de memria pelo endereamento normal de dentro

de uma mquina virtual no possvel, pois todo sistema operacional acessa a pgina

fsica comeando com o endereo 0, o que causaria um grande conflito j que eles

mapeariam suas pginas virtuais para a mesma pgina fsica.

Ento cada acesso tabela de pgina na mquina virtual causa um trap, cujo controle

transferido ao monitor de mquinas virtuais. Este por sua vez, reserva um mapeamento

que possua o mesmo efeito, porm usa uma pgina com endereamentos diferentes. O

sistema convidado acredita estar usando o incio da memria (endereo 0).

45

Figura 3.03 - Alocao de pgina de memria para a mquina virtual

Conforme a figura 3.03, a mquina fsica possui um endereamento de memria

iniciando em 0000 e vai at FFFF, porm o monitor de mquinas virtuais reserva o

espao para a pgina de memria da mquina virtual, que comea no endereo fsico de

00FF a 0FFF. Contudo o sistema convidado acredita que esta pgina est comeando

no endereo 0000 e finalizando em 0F00. o monitor de mquinas virtuais que se

encarrega de traduzir os endereos corretamente.

Praticamente o mesmo processo ocorre na virtualizao do disco. O espao em disco

para a mquina virtual alocado previamente e o mapeamento feito de forma similar

ao mapeamento de memria. O sistema convidado acredita ter acesso exclusivo ao

disco.

3.4.3 Virtualizao de E/S na virtualizao total

Na virtualizao total, todo o cdigo que esteja dentro de uma mquina virtual executa

em modo usurio e todo acesso de Entrada e Sada (E/S) vai gerar um trap,

direcionando o controle para o monitor de mquinas virtuais. A partir da, o monitor

descobre a finalidade do acesso e emula uma cpia do hardware retornando esta

cpia ao sistema convidado. Por exemplo, quando um sistema convidado pergunta

46

pelo estado do mouse, isto gera um trap o qual a CPU direciona para o monitor, este por

sua vez informar o estado do mouse atual para o sistema convidado baseado em

informaes internas sobre o mouse emulado. Quando um dispositivo virtual gera

interrupes, o monitor injeta uma interrupo na mquina virtual emulando o que

aconteceria se caso a interrupo fosse feita diretamente mquina fsica.

Problematicamente, este mtodo muito lento para muito dispositivos (especialmente

vdeo) porque o driver do sistema convidado e o monitor tm que se comunicar na

linguagem de protocolo de hardware, que muito eficiente para mquina real, todavia

no eficiente entre dois softwares. Felizmente os fabricantes de solues de

virtualizao total, desenvolveram drivers especiais (que utilizam recursos de E/S que

no esto sendo utilizados pela mquina real) para que os sistemas convidados

diretamente se comuniquem com a mquina real, tornando-se um protocolo muito mais

eficiente [STEIL].

3.5 Paravirtualizao (Paravirtualization)

Paravirtualizao uma tcnica que apresenta uma interface de software para mquinas

virtuais que similar (mas no idntica) subcamada de hardware. A tcnica permite

que o sistema convidado acesse diretamente recursos do hardware, porm com

restries, que so administradas pelo monitor de mquinas virtuais. Esta capacidade

minimiza o overhead e otimiza o desempenho do sistema para suportar a virtualizao.

A principal limitao da paravirtualizao a necessidade de que o sistema operacional

convidado seja previamente adaptado (modificado) para executar no topo de um

monitor de mquinas virtuais. Entretanto, a paravirtualizao elimina a necessidade da

dependncia dos mecanismos de trap da CPU, no havendo necessidades de capturar e

emular a maioria das instrues.

A figura 3.04 representa a paravirtualizao, em que o sistema convidado pode acessar

diretamente o hardware, sendo que este processo totalmente gerenciado pelo monitor

de mquinas virtuais. Esta tcnica utilizada pelo monitor Xen, por exemplo.

47

Figura 3.04 - Estrutura representativa da paravirtualizao

3.5.1 Paravirtualizao e CPU

A paravirtualizao simplifica a interface exportada para o hardware, de um modo que

elimina certas necessidades implementadas na virtualizao total. Um exemplo so as

instrues sensveis (que executam de modos diferentes dependendo do modo que so

executado, em modo supervisor ou modo usurio). Na paravirtualizao elas so

executadas diretamente na CPU, todavia h um pequeno nmero de instrues que

devem ser substitudas (capturadas e emuladas).

3.5.2 Paravirtualizao e memria/disco

Na paravirtualizao o sistema operacional convidado (que foi modificado para suportar

a virtualizao) recebe do monitor de mquinas virtuais, o espao que ser utilizado

para sua pgina de memria, e este, acessa diretamente a memria fsica sem que seja

necessria qualquer intermediao do monitor.

O acesso ao disco tambm feito de forma direta pelo sistema convidado, porm uma

vez que h vrios sistemas convidados executando de forma simultnea e o disco

compartilhado, o monitor de mquinas virtuais gerencia a fila de acessos

[MAGENHEIMER e CHRISTIAN].

48

3.6 Emulao com Recompilao Dinmica

Outra tcnica bastante utilizada a emulao com recompilao dinmica (tambm

conhecida como dynamic recompilation ou dynarec). Esta tcnica consiste em

recompilar partes do cdigo de um programa durante sua execuo. Com isso, o sistema

pode adequar o cdigo compilado para refletir o ambiente de execuo original do

programa, e talvez produzir um cdigo mais eficiente, explorando informaes que no

esto disponveis para um compilador esttico tradicional. Em outros casos, um sistema

pode empregar recompilao dinmica como parte de uma estratgia de otimizao

adaptvel para executar uma representao porttil do programa como os bytecodes do

Java ou do .NET CLR [LAUREANO 2004].

Exemplificando de um modo simples a recompilao dinmica, podemos supor que um

determinado programa est sendo executado num emulador e precisa copiar uma string

nula. O programa est compilado originalmente para um processador simples. Esse

processador pode copiar apenas um byte por vez, e deve faz-lo lendo a string de

origem em um registrador, e escrevendo a string de destino a partir deste registrador.

Esse programa se pareceria como:

beginning:

mov A,[ponteiro para primeira string]

; Coloca o endereo do primeiro caracter da string de

; origem no registrador A

mov B,[ponteiro para segunda string]

; Coloca o endereo do primeiro caracter da string de

; destino no registrador B

loop:

mov C,[A] ; Copia o byte do registrador A para o C

mov [B],C ; Copia o byte no registrador C para o B

cmp C,#0 ; Compara o dado copiado com 0 (marcador de fim de string)

inc A ; Incrementa o registrador A para apontar para

; o prximo byte

inc B ; Incrementa registrador B para apontar para

; o prximo byte

jnz loop ; Se ele no for 0 ento volta e copia o prximo byte

end:

49

Imaginemos que um emulador estivesse executando num processador que similar a

esse, todavia possusse um desempenho melhor em cpias de strings, e que este

emulador soubesse desta caracterstica. Ele poderia identificar as instrues de

seqncia de cpia da string e decidir reescrev-las de um modo mais eficiente antes da

execuo.

Esse novo processador possui uma instruo chamada movs especificamente

designado para copiar strings de uma forma mais eficiente. Esta hipottica instruo

copiaria 16 bytes por vez sem ter que carreg-lo no registrador C, mas pararia quando

copiasse um byte 0 (que marca o fim da string). Ele tambm sabe que o endereo da

string estar no registrador A e B, ento ele incrementa A e B em 16 bytes, cada vez que

executa.

Ento, o novo cdigo compilado se pareceria com o seguinte:

beginning:

mov A,[ponteiro para primeira string]

; Coloca o endereo do primeiro caracter da string de

; origem no registrador A

mov B,[ponteiro para segunda string]

; Coloca o endereo do primeiro caracter da string de

; destino no registrador B

loop:

movs [B],[A] ; Copia 16 bytes do registrador A para o

; registrador B, e incrementa A e B em 16

jnz loop ; Se no for zero, no alcanou

; o final da string, ento volte e continue copiando

end:

Com isso, h um imediato aumento de desempenho simplesmente porque o processador

no precisa carregar muitas instrues para fazer a mesma tarefa.

O QEMU um exemplo de software que utiliza a tcnica de emulao com

recompilao dinmica, e que pode ser usado para prover a virtualizao.

50

Por fim, h uma diferena bsica entre traduo dinmica e a tcnica de recompilao

dinmica (dynarec). A traduo dinmica traduz um bloco de instrues do sistema

convidado para instrues do sistema anfitrio anteriormente a execuo do bloco e faz

um cache dos blocos traduzidos para aumentar o desempenho. A tcnica da

recompilao dinmica descobre qual algoritmo o sistema convidado implementa e

substitui com uma verso otimizada no sistema anfitrio [KASICK et al].

3.7 As novas tecnologias de Virtualizao da Intel e AMD

Tanto a Intel como a AMD vem investindo em tecnologia para permitir a virtualizao

em processadores de arquitetura x86. Elas introduziram arquiteturas similares,

implementando um assistente em hardware (conhecido como hardware assist) para

suportar virtualizao de uma forma nativa, porm as tecnologias das duas fabricantes

so incompatveis entre si.

Com esta nova camada na CPU, o monitor de mquinas virtuais tem seu prprio nvel

privilegiado onde ele executa, e tambm no mais necessrio que seja feito o

desprivilegiamento dos sistemas convidados, uma vez que os sistemas operacionais

executam diretamente sobre o hardware.

Figura 3.05 - Arquitetura x86 com o hardware assist da Intel e AMD

A Intel nomeou sua verso de seu hardware assist de VT (Virtualization

Tecnology) que anteriormente era chamado de Vanderpool, enquanto a AMD

51

nomeou de SVM (Secure Virtual Machine) e mais recentemente mudou para

AMD-V (AMD Virtualization), o codinome inicial era Pacifica.

A idia tornar suas CPU estritamente virtualizveis, adicionando um modo hipervisor.

Algumas instrues sensveis ainda no geram traps no modo usurio, todavia isto no

uma grande preocupao quando o sistema convidado pode executar em modo

supervisor.

Existem algumas diferenas entre as implementaes da Intel e AMD, contudo os

processadores dotados desta tecnologia basicamente possuem um conjunto de instrues

extra chamado de Extenses de Mquina Virtual (Virtual Machine Extensions - VMX).

Por exemplo, no caso do Intel-VT, o VMX traz 10 novas instrues especficas para

utilizao de mquinas virtuais com o processador, so elas: VMPTRLD, VMPTRST,

VMCLEAR, VMREAD, VMWRITE, VMCALL, VMLAUCH, VMRESUME,

VMXOFF e VMXON.

Para entrar no modo de virtualizao, o software deve executar a instruo VMXON e

ento chamar o monitor de mquinas virtuais. Feito isso, o monitor pode entrar em cada

mquina virtual usando a instruo VMLAUNCH, e sair delas usando a instruo

VMRESUME. Se o monitor quiser parar todas as mquinas virtuais e sair do modo de

virtualizao, ela executa a instruo VMXOFF.

O SVM disponibiliza a instruo VMRUN para executar uma mquina virtual,

VMSAVE e VMLOAD so utilizadas para complementar as capacidades de guardar e

restaurar estado da instruo VMRUN e do acesso ao estado do processador. A

instruo VMCALL permite que o sistema operacional se comunique diretamente com

o monitor.

Em termos de gerenciamento de memria, existe uma diferena relevante entre a

tecnologia da AMD e Intel. Nos processadores da AMD o gerenciamento de memria

feito por hardware enquanto que nos processadores da Intel ele feito por software. Por

esta razo, o desempenho da arquitetura SVM pode ser mais elevado que o da

52

arquitetura Intel-VT, embora esta eficincia ainda no tenha sido efetivamente

comprovada [DUMIENSE e JESUS].

Outro avano dessas tecnologias de virtualizao a incluso de virtualizao de E/S.

Atualmente as solues de virtualizao por software no podem exclusivamente

determinar que uma mquina virtual acesse diretamente um hardware fsico (como uma

placa de rede, por exemplo), tendo que simular estas operaes com a utilizao

tcnicas complexas [STEIL].

Desse modo, podemos concluir que a principal vantagem dessas tecnologias da Intel e

AMD uma melhora significativa de desempenho na virtualizao de CPU, pois uma

vez que h uma camada de virtualizao nativa no hardware, no existe a necessidade

de traduo binria.

53

CAPTULO IV

VIRTUALIZAO POR CAMADA DE ABSTRAO DO HARDWARE

4.1 Introduo

Neste conceito de virtualizao existe uma camada de software entre o sistema

operacional e o hardware, provendo a intercomunicao entre as partes. Esse software

o monitor de mquinas virtuais e geralmente pode suportar vrios sistemas operacionais

executando ao mesmo tempo com bom desempenho, caracterstica que deve ser de

fundamental importncia para construo de softwares deste tipo.

A arquitetura dos monitores de mquinas virtuais que virtualizam por abstrao do

hardware pode ser de dois tipos principais, cujas diferenas j foram citadas no captulo

III, so elas: a virtualizao total e a paravirtualizao.

Esse tipo de virtualizao est sendo muito difundido nos ltimos anos e atualmente a

forma mais utilizada para virtualizar sistemas operacionais. Nesse captulo so

apresentados os principais softwares classificados nesse tipo de virtualizao.

4.2 VMware

O software de virtualizao mais difundido atualmente o VMware. Lanado em 1999,

foi a primeira soluo de virtualizao para computadores baseados na arquitetura x86.

O VMware um software proprietrio que prov uma camada de virtualizao que

suporta vrios sistemas operacionais sobre um hardware. A empresa desenvolvedora do

VMware, a VMware Inc. uma subsidiria da EMC Corporation e localiza-se em Palo

Alto, Califrnia, Estados Unidos.

As principais verses do VMware so: VMware ESX Server, VMware Server, VMware

Workstation e VMware Player.

54

4.2.1 VMware ESX Server

O VMware ESX Server a verso comercial do produto VMware voltado para o uso

em servidores de grande porte. Ele uma mquina virtual do tipo I e possui um sistema

operacional prprio e otimizado para gerenciar mquinas virtuais.

No VMware ESX Server, cada mquina virtual representa um sistema completo, com

processador, memria, disco e BIOS, provendo um completo ambiente de execuo, o

que faz com que os sistemas operacionais convidados no precisem ser modificados.

Basicamente o sistema virtualiza quatro recursos chaves do servidor: CPU, memria,

disco e rede [VMWARE 2006-A].

4.2.1.1 Virtualizao de CPU

Como visto anteriormente, os processadores baseados na arquitetura x86 no possuem

suporte nativo a virtualizao, e por isso no conseguem capturar certas instrues de

modo privilegiado originadas de um sistema operacional executando em uma mquina

virtual. Desse modo, no podem contar totalmente com a tcnica de captura e emulao

dos sistemas tradicionais.

Para suprir esta dificuldade, o VMware usa adicionalmente a tcnica de traduo

binria. Com isso, o VMware examina todas as instrues antes de serem executadas,

substituindo as instrues que no so causam traps por outras. Devido a isso, a tcnica

causa uma perda de desempenho, contudo h instrues que executam diretamente entre

a mquina virtual e a CPU.

importante salientar que o VMware d a cada sistema operacional executando em sua

mquina virtual, a sua prpria CPU virtual, ou seja, os sistemas operacionais

acreditam possurem uma CPU dedicada. Cada CPU virtual possui seus prprios

registradores e estruturas de controle.

55

4.2.1.2 Virtualizao de memria

Como o ESX virtualiza a memria das mquinas virtuais por meio da traduo de

endereos, o monitor de mquinas virtuais faz um mapeamento da pgina de memria

do sistema operacional convidado para a pgina de memria fsica na subcamada do

hardware. Cada mquina virtual tem sua prpria pgina de memria em que o sistema

operacional convidado v iniciando do endereo 0.

O monitor intercepta instrues da mquina virtual que manipula estruturas de

gerenciamento de memria do sistema operacional convidado, de modo que a unidade

de gerenciamento da memria (Memory Management Unit MMU) do processador no

seja atualizada diretamente pelo sistema convidado. O ESX mapeia a pgina da

mquina virtual em uma tabela de pgina sombra (Shadow Page Table - SPT) que

atualizado com o da mquina fsica.

Quando o sistema operacional convidado estabelece um mapeamento novo em sua

tabela de pgina, o monitor detecta a modificao e atualiza a respectiva entrada na

tabela de pgina sombra, que aponta para a localizao real da pgina de memria no

hardware. Quando a mquina virtual est executando, o hardware usa diretamente a

tabela de pgina sombra para a traduo do endereo, o que permite que os acessos de

memria normais na mquina virtual executem sem adicionar overhead de tradues de

endereos, uma vez que as tabelas de pgina da sombra j esto definidas.

4.2.1.3 Virtualizao de disco

O ESX Server implementa seu prprio sistema de arquivos chamado de VMFS. O

VMFS um sistema de arquivos distribudo que permite que mltiplos hosts acessem

arquivos concorrentemente no mesmo volume VMFS. A principal vantagem que o

VMFS otimizado para operaes E/S com arquivos grandes como o caso dos

arquivos que contm as imagens de mquinas virtuais. Outro ponto importante o

56

armazenamento em reas de disco que podem ser compartilhadas para acesso entre os

sistemas operacionais convidados executando em diferentes mquinas virtuais.

4.2.1.4 Virtualizao de rede

No ESX Server possvel definir at quatro adaptadores de rede virtual. Cada adaptador

tem seu prprio endereo MAC e endereo IP. As interfaces de rede virtual das

mltiplas mquinas virtuais podem ser conectadas a um switch virtual. Cada switch

pode ser configurado sem qualquer conexo ou a uma LAN fsica por meio dos

adaptadores de rede da mquina anfitri. Esses switches so chamados de VMnets e

so abstraes que garantem conexes com velocidade entre as mquinas virtuais, o

sistema anfitrio e a LAN fsica.

4.2.2 VMware Server

O VMware Server (que anteriormente chamado de VMware GSX Server) a verso

para uso em servidores de pequenos e mdios portes. Tornou-se gratuito em 12 de junho

de 2006 e disponibilizado para download no site oficial do fabricante.

O VMware Server uma mquina virtual do tipo II, ou seja, necessrio que o software

execute sobre um sistema operacional anfitrio que pode ser em sistemas operacionais

baseados em Linux ou Windows (existe uma verso para cada um destas plataformas).

O programa permite que sejam criadas diversas mquinas virtuais suportando alguns

sistemas convidados de um modo otimizado, como por exemplo, algumas verses do

Windows, Linux, Solaris e BSD (figura 4.01). Existe tambm um modo genrico para

qu