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  • Virtualizao

    Tpicos em Sistemas de Computao 2014

    Prof. Dr. Adriano Mauro Cansian

    adriano@acmesecurity.org

    Estagirio Docente: Vincius Oliveira

    viniciusoliveira@acmesecurity.org

    Conceitos e Prtica

  • Agenda

    Objetivos.

    Introduo.

    Virtualizao: conceitos.

    VirtualBox:

    Princpios bsicos;

    Instalao;

    Criando uma mquina virtual:

    Utilizando interface grfica (GUI);

    Utilizando linha de comando (CLI);

    Guest Additions;

    Disposies finais.

  • Agenda

    Objetivos.

    Introduo.

    Virtualizao: conceitos.

    VirtualBox:

    Princpios bsicos;

    Instalao;

    Criando uma mquina virtual:

    Utilizando interface grfica (GUI);

    Utilizando linha de comando (CLI);

    Guest Additions;

    Disposies finais.

  • Objetivos

    Aprender conceitos sobre virtualizao.

    Entender o funcionamento das plataformas

    virtualizadas, amplamente em uso.

    Aprender a criar e gerenciar mquinas virtuais com

    o VirtualBox.

  • Introduo (1)

    O que Virtualizao?

    No h um consenso.

    Engloba:

    Emulao;

    Simulao;

    Na computao, um mecanismo capaz de executar

    em um mesmo computador dois ou mais sistemas,

    distintos ou no, de maneira isolada.

  • Introduo (2)

    Um pouco de histria:

    A virtualizao de hoje resultado de pesquisas

    realizadas pela IBM na dcada de 60 e 70.

    O intuito era criar um sistema capaz de fornecer

    multiprogramao e mquina estendida (alto nvel).

    Dcada de 80 e 90: virtualizao era pouco utilizada.

    Muito do que temos atualmente sobre virtualizao com

    x86 consequncia destas pesquisas.

    Atualmente a virtualizao uma tendncia, sendo

    muito utilizada em diferentes segmentos, principalmente

    de infraestrutura.

  • Introduo (3)

    Mainframes: centralizando

    a computao.

    VS

  • Introduo (4)

    Por que utilizar virtualizao?

    Consolidao de servidores:

    Reduo do nmero e dos tipos de servidores;

    Diminuio de custos (manuteno, refrigerao, energia e

    etc);

    Melhor uso dos recursos computacionais;

    Facilidade de gerenciamento de um nmero reduzido de

    servidores.

    Confiabilidade;

    Disponibilidade;

    Encapsulamento;

    Dentre outros.

  • Virtualizao: conceitos (1)

    Virtualizar:

    Executar simultaneamente mltiplos sistemas

    operacionais em uma mesma mquina fsica.

    Monitor de mquinas virtuais (MMV):

    Gerencia a distribuio dos recursos de hardware a cada

    sistema operacional convidado.

    Mquina virtual:

    Ambiente isolado criado pela MMV para cada sistema

    operacional convidado.

  • Virtualizao: conceitos (2)

    Instrues no privilegiadas:

    No modificam a alocao ou o estado de recursos

    compartilhados por vrios processos simultneos.

    Instrues privilegiadas:

    Podem alterar o estado e a alocao dos recursos

    compartilhados.

    Estados de operao de um computador:

    Modo usurio;

    Modo de supervisor;

  • Virtualizao: conceitos (3)

    Sistema operacional hospedeiro (Host Operating

    System) :

    Sistema operacional nativo da mquina;

    Executado diretamente sobre o hardware fsico;

    Sistema operacional visitante (Guest Operating

    System):

    Sistema operacional que executado na mquina virtual;

    Geralmente executado sobre o hardware virtual;

  • Virtualizao: conceitos (4)

    Monitor de Mquina Virtual (MMV) ou

    Hypervisor:

    Camada de software responsvel por aplicar e monitorar

    polticas para as mquinas virtuais;

    Responsvel pela virtualizao e controle de acesso aos

    recursos compartilhados para as mquinas virtuais;

    Mquinas virtuais executam no modo usurio, sendo que o

    MMV executa no modo supervisor;

    Para uma mquina virtual executar uma instruo

    privilegiada, o MMV necessrio;

  • Virtualizao: conceitos (5)

  • Virtualizao: conceitos (6)

    Tipos de virtualizao:

    Virtualizao total ou completa:

    MMV cria uma rplica do hardware da mquina hospedeira;

    MMV cria drivers genricos para traduzir os elementos de

    hardware da mquina hospedeira.

    Cada instruo testado pelo MMV e depois disso

    executada em hardware, o que causa uma perda de

    performance.

    Se a instruo for privilegiada, ela simulada pelo MMV;

    No h modificaes no sistema operacional visitante.

    Com isso, a grande maioria dos sistemas operacionais

    existentes podem ser virtualizados.

  • Virtualizao: conceitos (7)

    Tipos de virtualizao:

    Virtualizao total ou completa:

  • Virtualizao: conceitos (8)

    Tipos de virtualizao:

    Para-virtualizao:

    No utiliza drivers genricos, acessa diretamente o hardware

    (ganho de performance);

    Uma instruo s processada pelo MMV se ela for

    privilegiada, ou seja, se alterar o estado do sistema;

    MMV no testa instruo por instruo como na

    virtualizao total;

    Sistema operacional visitante modificado;

    Reduz o nmero de sistemas os quais podem ser

    virtualizados;

  • Virtualizao: conceitos (9)

    Tipos de virtualizao:

    Para-virtualizao:

  • Virtualizao: conceitos (10)

    Tipos de virtualizao:

    Virtualizao assistida por hardware:

    Semelhante ao modelo de virtualizao total;

    Entretanto, no precisa testar todas instrues;

    Processador fornece um ambiente restrito para a execuo

    de instrues das mquinas virtuais;

    H um aumento de performance considervel;

    Intel VT e AMD-V so processadores que possuem essa

    caracterstica;

  • Virtualizao: conceitos (11)

    Tipos de virtualizao:

    Virtualizao assistida por hardware:

  • VirtualBox (1)

    O VirtualBox uma poderosa coleo de ferramentas

    para mquinas virtuais.

    Pode ser usado em computadores pessoais, servidores ou

    sistemas mais especficos (embarcados).

    Possibilita a virtualizao de sistemas operacionais 32-

    bit e 64-bit, tanto em processadores Intel quanto AMD.

    Pode ser totalmente em software (virtualizao total);

    Pode usar recursos de hardware para virtualizao (virtualizao

    assistida por hardware);

    Desenvolvido pela Oracle e disponibilizado sob licena

    GPL. http://www.virtualbox.org/

  • VirtualBox (2)

    Outras caractersticas:

    Portabilidade;

    Arquitetura simples;

    No necessrio o suporte para virtualizao assistida por

    hardware.

    Guest Additions (adies de convidado);

    Suporte de hardware avanado (USB, discos, som, etc.);

    Suporte a pontos de restaurao de sistema (snapshots);

    Acesso remoto via VRDP (desktop remoto);

  • VirtualBox (3)

    Sistemas hospedeiros suportados:

    Windows XP (32-bit), Windows Server 2003 (32-bit), Windows Vista (32-bit e 64-bit), Windows Server 2008 (32-bit e 64-bit), Windows 7 (32-bit e 64-bit);

    Apple Mac OS X: processador Intel como requisito.

    Linux (32-bit e 64-bit):

    Debian GNU/Linux 3.1, 4.0 e 5.0;

    Fedora Core 4 ao 11;

    Gentoo Linux;

    Redhat Enterprise Linux 4 e 5;

    SUSE Linux 9 e 10, openSUSE 10.3, 11.0 e11.1

    Ubuntu 6.06, 6.10, 7.04, 7.10, 8.04, 8.10, 9.04, 10.04 e 10.10.

    Mandriva 2007.1, 2008.0 e 2009.1

    Solaris: Open Solaris e Solaris 10.

  • VirtualBox (4)

    Sistemas visitantes suportados:

    DOS, Windows 3.X, Windows 95, Windows 98, Windows

    ME, Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP,

    Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7;

    Linux 2.4 e 2.6;

    Solaris 10 e OpenSolaris;

    FreeBSD e OpenBSD;

    OS/2 Warp 4.5;

    Mac OS X e Mac OS X Server;

  • Princpios bsicos (1)

    O sistema que roda o VirtualBox denominado host (sistema hospedeiro).

    O sistema virtual, instalado dentro do VirtualBox, denominado guest (sistema visitante).

    O VirtualBox capaz de fornecer virtualizao de duas maneiras:

    Inteiramente em software:

    Todas as chamadas so interceptadas pelo VMM que fornece uma abstrao.

    Usando recursos assistidos por hardware, em processadores especiais:

    IntelVT-x e AMD-V.

    ESTE SUPORTE DEVE SER HABILITADO NO BIOS.

  • Princpios bsicos (2)

    Sistemas 64-bit como visitante:

    Se a arquitetura do hospedeiro for 64-bit pode-se instalar

    sistemas 64-bit como visitante normalmente:

    Habilitar o suporte para virtualizao assistida em hardware;

    Configurar a MV para utilizar este recurso;

    Se a arquitetura do hospedeiro for 32-bit, ainda pode-se

    utilizar um sistema visitante 64-bit:

    Cria-se um overhead no MMV.

    Se as MVs forem criadas utilizando a interface grfica,

    muitas destas configuraes so feitas automaticamente;

    MVs 64-bit s funciona adequadamente com virtualizao

    assistida em hardware.

  • Instalao (1)

    Existem diversos sistemas e maneiras para instalar o VirtualBox (Windows, Mac Os X, Linux, etc.).

    A base ser uma instalao no sistema Linux (Ubuntu), utilizando um repositrio de pacotes do VirtualBox.

    OBS.: para sistemas Linux recomendvel utilizar um gerenciador de pacotes do sistema (apt, yum, urpmi, etc) por motivos de manuteno da ferramenta;

    Antes de instalar, deve-se verificar algumas dependncias: