Virtualização: Conceito e Tipos

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Virtualização
Prof. Msc. Thiago Salhab Alves
Virtualização
Metodologia que permite dividir um único computador físico em vários computadores virtuais, independentes entre si
Virtualização
1960 – IBM introduz o conceito de “Time Sharing” (Compartilhamento de Tempo) 
Aplicado incialmente em Mainframes 
1988 – Foi criada uma empresa chamada Connectix Corporation
Lançou um produto Connectix Virtual PC 1.0 para MAC 
Permitia traduzir instruções Intel x86 virtual para um processador físico PowerPC (Apple Macintosh) 
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1998 – Foi fundada a VMWare baseada em tecnologias de virtualização patentada em projetos na Stanford University
Vmware Virtual Plataform que depois se chamaria Vmware Workstation 
2000 – Plataforma para servidores: VMware GSX Server 1.0 
2001 –VMWare ESX Server 1.0 (Instalado diretamente no bare-metal) 
2004 foi adquirida pela EMC 
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2003 – Microsoft entra no campo de virtualização com aquisição dos direitos sobre a Connectix 2003 –
Desenvolvimento do XEN – Projeto inicialmente desenvolvido dentro da Universidade de Cambridge 
Foi fundada a XenSource Inc. para desenvolver o Xen open-source
 2004 – Microsoft lança seu primeiro produto de virtualização: Microsoft Virtual Server 2005 
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2006 – Liberada a versão Xen Enterprise 3.0 para concorrer diretamente com o Vmware ESX
 2007 – Microsoft Lança o Microsoft Virtual PC 2007 – A Citrix adquire a XenSource por U$ 500 milhões 2008 – Juntamente com o lançamento do Windows Server
2008, Microsoft Lança o Hyper-V (Plataforma de virtualização para servidores
Virtualização
Virtualização é um um processo de criar uma representação baseada em software (ou virtual) de algo, em vez de um processo físico. 
A virtualização pode se aplicar a aplicativos, servidores e armazenamento e redes. É a maneira mais eficaz de reduzir as despesas de TI e ao  mesmo tempo, aumentar a eficiência e a agilidade para empresa de todos os portes.
Virtualização
Na máquina física, ou seja, no computador físico, ele é formado por vários componentes que fornecem recursos para o sistema operacional e suas aplicações. 
Eles são projetados basicamente por três componentes: hardware, sistema operacional e aplicações. O papel do hardware é executar as operações solicitadas pelas aplicações através do sistema operacional.
Virtualização
Como acontece no computador da sua casa, onde software desenvolvidos para o Mac não funcionam no Windows, acontece também no servidores de Data Center, é necessário que a arquitetura do software seja construída para que sistema operacional específico.
Isso quer dizer que não é possível executar uma aplicação em um processador Intel, quando essa aplicação foi desenvolvida para o processador da Apple, as instruções da linguagem não serem compreendidas pelo outro processador.
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Essa é uma das soluções da virtualização para contornar esse problema. A camada de virtualização cria uma interface de acordo com a necessidade dos componentes do sistema que farão uso dela.
Essa interface é denominada de Máquina Virtual. A camada de virtualização em si é denominada de Hipervisor ou monitor de máquina virtual.
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Um ambiente de máquina virtual consiste de três partes básicas:
O sistema real, nativo ou hospedeiro (host system), que contém os recursos reais de hardware e software do sistema;
O sistema virtual ou sistema convidado (guest system), que executa sobre o sistema virtualizado, sendo que pode existir mais de um sistema virtualizado;
A camada de virtualização, hipervisor ou monitor (VMM – Virtual Machine Monitor), é a camada que disponibiliza as interfaces virtuais e provê suporte às máquinas virtuais;
Virtualização
Um objetivo primordial e sempre presente quando falamos em virtualização é a otimização e a economia de recursos. 
A definição mais comum de virtualização afirma que o propósito dela é aproveitar ao máximo a capacidade do hardware, que muitas vezes fica ociosa  em determinados períodos do dia, da semana ou do mês.
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VANTAGENS
Melhor aproveitamento da infraestrutura existente;
Gerenciamento Centralizado;
Implementação mais rápida;
Uso de sistemas legados;
Diversidade de plataforma;
Ambiente de Testes;
Segurança e confiabilidade;
Migração e ampliação mais fácil.
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DESVANTAGENS
Sobrecarga afeta as máquinas virtuais;
Segurança;
Portabilidade;
Contingência;
Desempenho;
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Tipos de Virtualização
Virtualização de Servidor: 
A maioria dos servidores operam com menos de 15% da capacidade, o que leva à proliferação de servidores e à complexidade. 
A virtualização de servidor resolve essas ineficiências, pois permite que vários sistemas operacionais sejam executados em um único servidor físico como máquinas virtuais, cada uma com acesso a recursos computacionais do servidor subjacente.
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Virtualização de Rede:
A virtualização de rede é a reprodução completa de uma rede física no software. Os aplicativos, são executados na rede virtual exatamente da mesma maneira como se estivessem em uma rede física.  
A virtualização de rede apresenta serviços e dispositivos lógicos do sistema de rede (portas lógicas, switches, roteadores, firewalls, balanceadores de carga, VPNs e outros) para cargas de trabalho conectadas. As redes virtuais oferecem os mesmos recursos e garantias de uma rede física e ainda fornecem os benefícios operacionais e a independência de hardware da virtualização.
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Virtualização de Desktop:
Implantar desktops como serviços gerenciados oferece a oportunidade de responder com mais rapidez a mudanças de oportunidades e necessidades. 
Você pode reduzir custos e aumentar o serviço fornecendo de maneira fácil e rápida desktops e aplicativos virtualizados em tablets iPad e Android a filiais, funcionários externos e terceirizados e trabalhadores móveis.
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Tipos de Máquinas Virtuais
Existem dois tipos de máquinas virtuais: Máquinas virtuais de sistema e máquinas virtuais de aplicação ou processo
Máquinas virtuais de sistemas fornecem plataforma de sistema completa que suporta a execução de um sistema operacional completo.
Já as máquinas virtuais de aplicação ou processo são projetadas para rodar um programa único, o que significa que ela suporta apenas um processo.
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Hipervisores são classificados em dois tipos:
Hipervisor Tipo I:
Esse hipervisor executa diretamente no hardware do servidor e controla o hardware e o acesso do sistema operacional convidado. Também conhecido como metal, nu, bare metal, nativo e supervisor.
O hipervisor nativo compartilha os recursos de hardware entre as máquinas virtuais, de forma que cada uma delas imagina ter recursos exclusivos. São exemplos de hipervisor nativo o VMware ESX Server,Microsoft Hyper-V e Xen Server.
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Hipervisor Tipo II:
Nesse tipo, o hipervisor é uma aplicação que fornece um ambiente de execução para outras aplicações. Executa sob um sistema operacional nativo como se fosse um processo.
No hipervisor tipo II, a camada de virtualização é composta por um sistema operacional hóspede e um hardware virtual. Ambos são criados sobre os recursos de hardware reais, que são gerenciados pelo Sistema Operacional nativo.
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Nessa arquitetura, implementa-se o monitor de máquina virtual sobre o sistema operacional instalado no hardware anfitrião e opera como um processo desse sistema operacional. 
Vale observar que as operações que seriam controladas pelo sistema operacional do hospedeiro são simuladas pelo monitor para as máquinas virtuais. São exemplos de hipervisor tipo II, o VMware player, Virtualbox e Virtual PC.
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Hipervisor Híbrido:
Reúne qualidades das duas anteriores. Podem ser agregadas características da arquitetura tipo I à arquitetura tipo II ou o contrário.
Tais mudanças são feitas habitualmente, pois a aplicação pura de apenas uma das arquiteturas citadas nos itens anteriores pode comprometer o desempenho da máquina virtual.Logo, a hibridização busca otimizar as características dos outroshipervisores.
Exemplos: VirtualPC e Virtual Server.
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Modo Usuário X Modo Supervisor
O Hipervisor pode ser executado no Modo Supervisor, enquanto programas comuns (aplicativos) normalmente rodam no Modo Usuário. 
No Modo Supervisor, o software pode requisitar instruções que lidam diretamente com certos recursos de hardware, como funcionalidades específicas do processador. No Modo Usuário, os recursos mais críticos não podem ser acessados diretamente.
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Camada entre Hardware e Sistema Operacional
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Virtualização
VirtualBox: um software de virtualização desenvolvido pela empresa Innotek depois comprado pela Sun Microsystems que posteriormente foi comprada pela Oracle que, como o Vmware Workstation, visa criar ambientes para instalação de sistemas distintos.
Ele permite a instalação e utilização de um sistema operacional dentro de outro, assim como seus respectivos softwares, como dois ou mais computadores independentes, mas compartilhando fisicamente o mesmo hardware.
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O VirtualBox pode ser instalado em vários sistemas operacionais hospedeiros, incluindo: Linux, macOS, Windows, Solaris e OpenSolaris. 
Ele suporta a criação e o gerenciamento de máquinas virtuais executando versões e derivações do Windows, Linux, BSDm OS/2, Solaris, Haiku, e outras e virtualização limitada de convidados macOS no hardware da Apple.
Virtualização
O VirtualBox está sendo desenvolvido ativamente com versões frequentes e possui uma lista cada vez maior de recursos, suportados por sistemas operacionais convidados e plataformas nas quais ele é executado.
O VirtualBox é um esforço da comunidade apoiado por uma empresa dedicada: todos são incentivados a contribuir, enquanto a Oracle garante que o produto sempre atenda aos critérios de qualidade profissional.
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Virtual Box
Atividade
Diferença entre entre virtualizador do tipo nativo e virtualizador do tipo hosted.
Diferença entre o Virtual Box e VM Ware.