virtualização

Virtualização

Antônio Marcos Alberti

Virtualização

� Foi um tópico “quente” nos anos 70, após a IBM criar nos anos 60 o VMM (Virtual Machine Monitor).

� O objetivo era fazer com que um mainframe pudesse executar mais do que um Sistema Operacional (SO).

� Surgiram então as máquinas virtuais, que são máquinas feitas em software.

� Um mesmo mainframe podia rodar várias máquinas virtuais, cada qual com o seu SO.

Virtualização

� Neste contexto, virtualizar significa criar uma camada de abstração entre o hardware e o sistema operacional.

� Esta camada de abstração “esconde” e “homogeniza” os recursos de hardware, permitindo que um ou mais SOs utilizem concorrentemente uma mesma máquina física.

� Segundo Marinescu e Kröger:� Esta camada de abstração foi chamada de VMM ou hypervisor.

� O sistema mais conhecido foi o VM/370 da IBM.

Virtualização

� Camada de hardware:

Fonte: Marinescu e Kröger.

Camada do SO:

Fonte: Marinescu e Kröger.

Virtualização

� O advento dos PCs foi gradativamente tirando a virtualização do centro das atenções.

� Na década de 80 o VMM foi parar no esquecimento.

� Nos anos 90, o VMM foi trazido de volta as atenções por um projeto da Universidade de Stanford, que mais tarde deu origem a empresa VMware Inc.

� Nos dias atuais a virtualização está de volta ao centro das atenções com a chamada cloud computing.

Virtualização

� A computação em nuvens visa reduzir o OPEX, aumentar a utilização dos servidores e melhorar a escalabilidade dos recursos computacionais.

� A virtualização do hardware já chegou hoje até os PCs.

� A virtualização está afetando todas as áreas da computação:� Máquinas, armazenamento, data center, OSs, etc.

� E, como os equipamentos de rede são computadores dedicados, por que não virtualizá-los?

Virtualização de Redes

� Visa criar uma camada de abstração entre os equipamentos de rede (roteadores, switches e rádios) e o software de rede, de tal forma que os recursos de comunicação possam ser usados concorrentemente por instâncias de software diferentes.

� É importante observar como esta idéia se parece com a idéia do rádio definido por software, que é a base do rádio cognitivo.

� A virtualização dos equipamentos de rede permite a coexistência de redes virtuais independentes, com nós e enlaces virtuais.


� Soluções como VPNs, MPLS, GMPLS e VLANs são versões limitadas desta idéia.

� Em 2002, a virtualização de redes foi defendida por Peterson et al. (de Princeton) como uma das ferramentas possíveis para viabilizar a experimentação na Internet atual.

� Surgiram as chamadas redes sobrepostas (overlay networks) e o PlanetLab, que é uma rede de teste virtual sobre as redes IP tradicionais.

� Também em 2002 surgiu o Emulab.


� Alguns projetos de virtualização de rede:

Fonte: Chowdhury, “A Survey of Network Virtualization”, W

aterloo


� Tipos de Redes Virtuais

Fonte: Hiroaki Harai


� Sumário de Técnicas de Virtualização de Rádio

Fonte: Raychaudhuri, WINLAB, Rutgers.


� Virtualização com MAC virtual



� O PlanetLab teve um efeito multiplicador, que culminou com o advento de várias outras iniciativas:� Global Environment for Network Innovations (GENI) nos EUA.

� OneLab2 na Europa.

� CoreLab e JGN2 no Japão.

� G-Lab na Alemanha.

� ORBIT radio grid testbed na Universidade de Rutgers.


� Em 2005, Peterson et al. revisitaram a idéia da virtualização de redes, mas defendendo um novo foco:� Usar a virtualização de rede para superar o impasse da dificuldade de evolução da Internet.

� “L the status quo is no acceptable. We (as a community)

are unable to deploy, or even evaluate, new architectures”.

� A virtualização é defendida não mais como uma técnica para a construção de redes de teste, mas sim como tecnologia chave para a própria arquitetura da rede.

� Surgiu o duelo Pluralistas x Puristas.


� Esta abordagem colocou a virtualização da rede no centro das atenções dos atuais projetos de Internet do Futuro.

� E a virtualização de redes sem fio?� Um dos primeiros estudos ocorreu no escopo do projeto GENI.

� Outros projetos importantes são:� ORBIT

� 4WARD

� OpenRoads

� Akari


� GENI: Redes Virtuais para Experimentação

Fonte: Dempsey, 2008.

Cada experimento éconstruído a partir da alocação de recursos federados mediante políticas e segurança.

Virtualização de Redes � GENI: Redes Virtuais para Experimentação

Fonte: Dempsey, 2008.

A rede virtual sobreposta (overlay) écriada.

Virtualização de Redes � GENI: Redes Virtuais para Experimentação Sem Fio


Virtualização de Redes � ORBIT: Rede Programável de Larga Escala (~400 nós)


Virtualização de Redes � ORBIT: Interconexão ORBIT e PlanetLab


Virtualização de Redes � 4WARD: Virtualização dos Recursos de Rádio

Fonte: Carm

elita Görg.

Fonte: Joachim Sachs, Ericsson.

Virtualização de Redes � 4WARD: Ciclo de Vida das Redes Virtuais

Fonte: Carapinha.

Virtualização de Redes � OpenRoads: Modelo Centralizado

Fonte: Masayoshi Kobayashi, NEC.


� Akari: Redes Virtuais Autônomas

Fonte: Hiroaki Harai


� Outros Aspectos da Virtualização� Ciclo de Vida das Redes Virtuais

� Exposição de capacidades, seleção de recursos, admissão, alocação, otimização, gerência, resiliência e remoção.

� Alocação de Recursos: mais Complexo que o atual

� Migração de Nós Virtuais

� Interconexão de Redes Virtuais

� Overhead da Camada de Indireção

� Novos Modelos de Negócio: Operadoras Virtuais


� Considerações Finais� A virtualização de redes está sendo considerada a melhor opção para prover generalidade no uso dos recursos de substrato, como por exemplo capacidades de comunicação, processamento, armazenamento e conteúdo.

� A virtualização permite a evolução das camadas superiores da rede de forma independente das capacidades de substrato.

� Entretanto, a camada de abstração acrescentada pela virtualização reduz a eficiência e traz novos desafios em termos de alocação de recursos, interoperabilidade e resiliência.


� Considerações Finais� Ainda, de acordo com o consórcio Cross-ETP muitas dúvidas pairam sobre a virtualização de redes:� “There is no proof so far that virtualization (that relies on the indirection principle) is resolving any of the FI technological challenges”.

� “There is no definitive answer concerning negative impact that would result from the introduction of this new level of indirection”.

Acknowledgements - Agradecimentos

I would like to thanks the authors cited in the previous slides by making publicly available their papers, presentations, figures and tables.

Gostaria de agradecer os autores citados por disponibilizarem publicamente seus artigos, apresentações, figuras e tabelas.

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