Aula 2 - Virtualizacao - slides

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Virtualização
Embasamento Teórico
Prof. Alysson Ramirez
Ambiente de Computação em Nuvem
Especializando os conceitos
Data centers
Data centers modernos são infraestruturas usadas para hospedar
de forma centralizada um grande conjunto de recursos de TI,
como servidores, banco de dados, dispositivos de rede e
telecomunicações, e sistemas de software.
Especializando os conceitos
Virtualização
Data Centers consistem em uma combinação de TI físicos e
virtualizados. Recursos físicos de TI se referem a instalações de
infraestrutura que hospeda equipamentos e sistemas de
computação e rede, juntamente com sistemas de hardware e seus
sistemas operacionais.
A abstração de recursos e controle da virtualização é formada por
ferramentas operacionais e de gerenciamento que são
normalmente baseadas em plataformas que abstraem recursos
físicos e os transforma em componentes virtualizados que são
facilmente alocados, operados, liberados, monitorados e
controlados.
Especializando os conceitos
Padronização e modularidade (Commodity Hardware)
Data centers são projetados e implantados com base em
commodity hardwares e projetados em arquiteturas modulares,
agregando múltiplos blocos de instalações de infraestrutura e
equipamentos que permitem facilmente trabalhar a
escalabilidade.
Commodity Hardware é um hardware de computador ou
componente de TI que é relativamente barato, amplamente
disponível no mercado e basicamente intercambiável com outro
hardware de seu tipo. Como uma analogia, pense em blocos de
lego que podem ser facilmente escalados (Ex: adicionados e/ou
removidos).
Especializando os conceitos
Automação
Data centers usam plataformas especializadas para automatizar,
sem necessidade de supervisão humana, tarefas como
provisionamento, configuração, instalação de patches e
monitoramento.
Operação e gerenciamento remoto
A maior parte das tarefas operacionais e administrativas de
recursos de TI em data centers são realizadas remotamente através
de consoles e sistemas de gerenciamento. Isso é importante pois
em geral o corpo técnico não precisa visitar fisicamente as salas
dedicadas a servidores, com exceção de casos bem específicos
como, por exemplo, substituição de hardware.
Especializando os conceitos
Alta disponibilidade
o Data centers precisam considerar a redundância para garantir a
confiabilidade de disponibilidade de seus serviços. Isso se aplica
à fontes de energia elétrica ininterrupta e redundante,
cabeamento, subsistemas de controle ambiental (ex:
refrigeração), assim como links de comunicação e clusters
(aglomerados) de hardware para balanceamento de carga.
Projeto centrado na segurança
o Requisitos minuciosos e abrangentes de segurança devem ser
considerados, como controle de acesso físico e lógico, bem como
estratégias de recuperação.
Especializando os conceitos
Instalações
Instalações de data centers são projetadas de forma personalizada e
preenchidas com equipamentos de rede, armazenamento e
processamento. Essas instalações possuem diferentes áreas
funcionais, assim como várias fontes de energia, cabeamento, e
estações de controle ambiental que controlam a temperatura,
ventilação, ar condicionado, proteção contra incêndio e outros
subsistemas correlatos.
Hardware de processamento
A maior parte do processamento em data centers é realizado por
commodity hardwares que possuem alto poder de processamento e
de armazenamento. Diversas tecnologias são integradas nestes
servidores modulares, como:
Hardware de processamento
• racks padronizados com interconexão de energia elétrica, rede
e resfriamento interno;
• suporte a diferentes arquiteturas de hardware, como x86 e
RISC;
• uma arquitetura de CPU de múltiplos cores com altos níveis de
eficiência energética, que permite que um mesmo rack
contenha um enorme poder de processamento; e
• dispositivos redundantes que suportam hot-swap (troca
quente), ou seja, remoção e substituição sem que seja
necessário desligar o hardware.
Especializando os conceitos
Hardware de armazenamento
RAID: Data centers possuem sistemas especializados de
armazenamento que contém quantidades inimagináveis de
informação digital.
Estes sistemas são armazenados um enorme número de HDs
(Hard-Disks) que são organizados em arrays (vetores) de
discos, denominados RAID (Redundant array of inexpensive
disks), ou vetor redundante de discos baratos. Esses arrays
automaticamente realizam divisão e replicação de dados
entre múltiplos HDs físicos. Com isso, alcança-se desempenho
e performance superior.
Hardware de armazenamento
SAN: Hardware físicos de armazenamento são conectados ao
demais componentes através de uma rede dedicada de dados
(SAN - Storage Area Network).
NAS - Network-Attached Storage: Arrays de HDs são contidos e
gerenciados por dispositivos dedicados, que disponibiliza
acesso aos dados através de protocolos padrão como o NFS
(Network File System) e o SMB (Server message Block).
Especializando os conceitos
Hardware de Rede
o Data center requerem o uso extensivo de hardware de rede para
que sejam capazes de entregar alto nível de desempenho e
conectividade. Podemos dividir a infraestrutura de rede de data
centers em cinco componentes principais:
Interconexão à rede externa: Trada da infraestrutura que conecta
o data center à Internet
Balanceamento de carga e aceleração Nível Web : subsistema
composto de dispositivos de aceleramento, como preprocessadores
XML, soluções de processamento de criptografia, roteadores
especiais que conseguem realizar roteamento baseado em
conteúdo do pacote. Estes roteadores também são chamados de
roteadores de 7 camadas.
Hardware de Rede
Malha de LAN (Local Área Network): Constitui a rede
interna do provedor de nuvem, e provê alto desempenho,
além de conectividade redundante para todos os recursos
de TI que quererem acesso à rede.
Em geral são usados switches gerenciáveis de alto poder
de processamento capazes, inclusive, de implementar
VLANs (Virtual Local Area Networks), agregação de links,
roteamento limitado e controlado entre redes,
balanceamento de carga e recuperação de falha (failover).
Virtualização
Usuários domésticos estão acostumados a usar o termo
virtualização para descrever o processo de executar
simultaneamente múltiplos sistemas operacionais em um
mesmo computador físico.
Entretanto, no contexto de computação em nuvem, o termo
virtualização detém uma definição mais abrangente: é o
processo de executar instâncias virtuais de um recurso de TI
em uma camada abstraída de um hardware físico.
Exemplos de recursos de TI que podem ser virtualizados são:
Virtualização
• Servidores: um servidor físico pode ser abstraído em
múltiplos servidores virtuais;
• Armazenamento: um dispositivo de armazenamento
físico pode ser abstraído em múltiplos dispositivos de
armazenamento virtuais;
• Rede: Roteadores e switches físicos podem ser
abstraídos em dispositivos lógicos de redes. Por
exemplo, VLANS (Virtual Local Area Networks);
• Energia: No-breaks físicos podem ser abstraídos em
no-breaks virtuais.
Virtualização
Quando se trata de virtualização de servidores, o processo
segue dois estágios básicos. O primeiro é usar um software
de virtualização para alocar recursos físicos de TI em uma
abstração denominada servidor virtual, e o segundo é a
instalação de um sistema operacional.
O servidor físico que roda o software de virtualização e que
receberá servidores virtuais é denominado host (hospedeiro).
Já o S.O. instalado no servidor virtual via software de
gerenciamento de virtualização é denominado guest
(hóspede).
Virtualização
Os guests e as aplicações que nele rodam não têm como saber que
estão rodando e um processo virtualizado. Em outras palavras, estes
recursos de TI virtualizados são instalados e executados de forma
análoga ao que é feito em um servidor físico.
O software executado no guest para abstrair recursos de TI físicos em
virtuais é mais comumente chamado de hypervisor, ou hipervisor.
Entretanto, há também são referidos como gerenciadorde máquina
virtual, ou monitor de máquina virtual (VMM - Virtual Machine
Monitor).
Estes sistemas garantem a independência de hardware, através da
qual servidores virtuais possam ser facilmente movidos para outro
host de virtualização, sem que haja problemas de incompatibilidade.
Desta forma, a manipulação e clonagem de recursos virtuais de TI se
torna facilmente executável.
Virtualização
Outra caraterística importante de sistemas hipervisores é a
consolidação de servidores. Também focada na escalabilidade,
esta característica descreve a capacidade de executar múltiplos
servidores virtuais em um mesmo servidor físico. É através da
consolidação de servidores que os provedores de nuvem podem
garantir alta a utilização do hardware, o balanceamento de
carga, e a otimização de recursos de TI.
A consolidação de servidores é uma capacidade fundamental
dos hipervisores, pois sustenta as principais características
desejáveis de um ambiente de nuvem: uso sob demanda,
gerenciamento de recursos, elasticidade, escalabilidade,
resiliência.
Virtualização
Virtualização
Duas abordagens para a virtualização:
Bare-Metal (Baseada em Hardware puro): o hipervisores é
executado diretamente sobre o hardware host, sem intermédio
de sistema operacional. O método também é chamado de Bare-
metal virtualization (virtualização em metal puro, ou em
hardware puro).
Hosted (baseado em Sistema Operacional): há um sistema
operacional (host) instalado nativamente no hardware do host, e
o hipervisores é um software instalado no S.O. host.
Hipervisores modernos incluem funções avançadas de
gerenciamento que permitem a automatização de tarefas
administrativas, e reduzir a carga operacional sobre os recursos
virtualizados.
O Gerenciamento de recursos virtualizados de TI é
frequentemente disponibilizado por ferramentas denominadas
virtualization infrastructure management (VIM), ou
gerenciamento de infraestrutura de virtualização, que usa um
módulo responsável por implementar técnicas e mecanismos de
gerenciamento de recursos para controlar coletivamente os
recursos virtuais de TI do ambiente em nuvem.
Virtualização