Virtualização

A virtualização é um conceito antigo, nascido na década de 1960, que se propagou com mais vigor a partir da década de 1970.

Basicamente, virtualização é o ato de criar uma versão virtual (em vez de real) de algo, incluindo a simulação de uma plataforma de hardware, sistema operacional, dispositivo de armazenamento ou recursos de rede.

Com essa técnica é possível manter vários sistemas operacionais em um mesmo hardware, economizando espaço físico e recursos.

A virtualização é um recurso muito importante, principalmente no contexto atual que obriga as empresas a otimizar sua infraestrutura de TI para serem mais competitivas.

O funcionamento da virtualização é composto, assencialmente, de dois lados: host (hospedeiro) e guest (convidado).

O hospedeiro é o sistema operacional executado na máquina física, enquanto o hóspede é o sistema virtualizado que é executado pelo hospedeiro.

Hospedeiro e hóspede trabalham de acordo com a solução definida. No caso mais comum, a Virtual Machine Monitor (VMM) ou Monitor de Máquina Virtual, que também é conhecida como hypervisor, é uma plataforma implementada no hospedeiro que recebe os sistemas a serem virtualizados e controla seus recursos.

O VMM pode ser executado no modo “supervisor”, enquanto que outros programas rodam no modo “usuário”.

No modo “supervisor”, o software pode requisitar instruções que lidam diretamente com certos recursos hardware, como funcionalidades específicas do processador.

No modo “usuário”, estes recursos mais críticos não podem ser acessados diretamente, cabendo ao sistema operacional, que trabalha em modo “supervisor”, fazer uma espécie de intermediação quando necessário.

Virtualização e Paravirtualização

A virtualização total tem por objetivo fornecer ao sistema operacional visitante uma réplica do hardware subjacente.

Dessa forma, o sistema operacional visitante é executado sem modificações sobre o monitor de máquina virtual (VMM), o que traz alguns inconvenientes.

O primeiro é que o número de dispositivos a serem suportados pelo VMM é extremamente elevado. Para resolver esse contratempo, as implementações da virtualização total usam dispositivos genéricos, que funcionam bem para a maioria dos dispositivos disponíveis, mas não garantem o uso da totalidade de sua capacidade.

Outro inconveniente da virtualização total é o fato de o sistema operacional visitante não ter conhecimento de que está sendo executado sobre o VMM, então as instruções executadas pelo sistema operacional visitante devem ser testadas pelo VMM para que depois sejam executadas diretamente no hardware, ou executadas pelo VMM e simulada a execução para o sistema visitante.

Por fim, o último inconveniente da virtualização total é o fato de ter que contornar alguns problemas gerados pela implementação dos sistemas operacionais, já que esses foram implementados para serem executados como instância única nas máquinas física, não disputando recursos com outros sistemas operacionais.

Um exemplo desse último inconveniente é uso de paginação na memória virtual, pois há a disputa de recursos entre diversas instâncias de sistemas operacionais, o que acarreta em uma queda do desempenho.

A paravirtualização é uma alternativa à virtualização total. Nesse modelo de virtualização, o sistema operacional é modificado para chamar o VMM sempre que executar uma instrução que possa alterar o estado do sistema, uma instrução sensível.

Isso acaba com a necessidade de o VMM testar instrução por instrução, o que representa um ganho significativo de desempenho.

Outro ponto positivo da paravirtualização é que os dispositivos de hardware são acessados por drivers da própria máquina virtual, não necessitando mais do uso de drivers genéricos que inibiam o uso da capacidade total do dispositivo.

Vantagens da Virtualização

Além das vantagens da virtualização já citadas, podemos destacar:

→ Melhor aproveitamento da infraestrutura existente: Executando vários serviços em um mesmo computador é possível aproveitar melhor todas as acapacidades de processamento do hardware;

→ Redução de espaço físico necessário: Com o melhor aproveitamento dos equipamentos existentes, a necessidade de aquisição de novos recursos é reduzida.

Desta forma é possível reduzir gastos com aquisição de novos equipamentos, refrigeração, manutenção, espaço físico, consumo de energia dentre outros.

→ Segurança: Cada máquina virtual funciona de forma independente das outras. Desta forma se surgir algum problema ou vulnerabilidade em uma máquina virtual as demais não serão afetadas.

→ Diversidade de plataformas e sistemas legados: É possível ter uma infinidade de plataformas diferentes rodando em máquinas virtuais diferentes, além de máquinas virtuais com sistemas legados (antigos) para manter compatibilidades.

→ Migração e ampliação: É possível migrar e ampliar rapidamente o ambiente de virtualização.

→ Laboratório de Testes: É possível criar um ambiente de testes para avaliar um sistema antes de implementá-lo.

Fonte: UFRJ → https://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/virtual/Virtualizaototalepara-virtualizao.html

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