Curso de Engenharia de Computação ESTUDO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E FERRAMENTAS COM VMWARE ESX SERVER. Helen Danielsen Pena Agard

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1 Curso de Engenharia de Computação VIRTUALIZAÇÃO: ESTUDO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E FERRAMENTAS COM VMWARE ESX SERVER Helen Danielsen Pena Agard Campinas São Paulo Brasil dezembro de 2009

2 Curso de Engenharia de Computação VIRTUALIZAÇÃO: ESTUDO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E FERRAMENTAS COM VMWARE ESX SERVER Helen Danielsen Pena Agard Monografia apresentada à disciplina de Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Dr. André Leon Sampaio Gradvohl, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Dr. André Leon Sampaio Gradvohl Campinas São Paulo Brasil dezembro de 2009 ii

3 VIRTUALIZAÇÃO: ESTUDO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E FERRAMENTAS COM VMWARE ESX SERVER Helen Danielsen Pena Agard Monografia defendida e aprovada em 16 de dezembro de 2009 pela Banca Examinadora assim constituída: Prof. Dr. André Leon Sampaio Gradvohl (Orientador) USF Universidade São Francisco Campinas SP. Bel Elton César da Silva Gírio IBM BRASIL Hortolândia SP. Prof. Dr. Alencar de Melo Júnior USF Universidade São Francisco Campinas SP.

4 Dedico meu trabalho ao meu filho, que durante esses anos foi privado de minha presença em muitos momentos, mas entendeu que um trabalho digno e um futuro próspero dependem das difíceis escolhas que fazemos durante nossa jornada.

5 .Agradecimentos Agradeço a Deus primeiramente, que torna todas as coisas possíveis. Em segundo, minha família que acreditou em mim. Aos professores que entenderam as dificuldades pelas quais passei durante o curso e não deixaram de me apoiar. Ao professor Sidney Pio de Campos, orientador inicial do meu trabalho de conclusão de curso e enfim, ao professor e orientador André Leon, que durante os semestres entendeu nossas necessidades, aceitou nossas críticas e tornou-se mais que um mestre, um amigo admirado e respeitado pelo resto de nossas vidas. v

6 O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo, fará coisas admiráveis. José de Alencar vi

7 Sumário Lista de Abreviaturas... ix Lista de Figuras... x Resumo... xii Abstract... xii 1 Introdução Contextualização Definição do problema a ser tratado Conceitos PRINCIPAIS APLICAÇÕES DE MÁQUINAS VIRTUAIS Consolidação de servidores Isolamento Falhas Segurança Detecção de intrusão Suporte técnico NÍVEIS E TIPOS DE VIRTUALIZAÇÃO TIPOS Aplicação Sistemas Operacionais Hardware TIPOS DE VIRTUALIZAÇÃO Virtualização Total Paravirtualização Recompilação dinâmica TIPOS DE MÁQUINAS VIRTUAIS Máquinas virtuais do tipo I Máquinas virtuais do tipo II ESTUDO PRÁTICO DO VMWARE ESX SERVER EM AMBIENTE COORPORATIVO Entendendo a estrutura Tecnologias Auxiliares OUTRAS SOLUÇÕES Conclusão Contribuições Trabalhos futuros Referências Bibliográficas Apêndice I vii

8 Comparação Lâmina Blade x Servidor tradicional viii

9 Lista de Abreviaturas AMD-v CO2 ERP (SIGE) E/S (I/O) HP IDS Intel VT PC SO TI UCP (CPU) VM VMM Advanced Micro Devices Virtualization Dióxido de Carbono Enterprise Resource Planning (Sistemas Integrados de Gestão Empresarial) Entrada e Saída (In and Out) Hewllet-Packard Intrusion Detection System (Sistema de Detecção de Intrusão) Intel Virtualization Technology Personal Computer (Computador Pessoal) Sistema Operacional Tecnologia da Informação Unidade Central de Processamento (Central Processing Unit) Virtual Machine Virtual Machine Monitor ix

10 Lista de Figuras FIGURA 1: COMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS TRADICIONAIS E VIRTUAIS FIGURA 2: ESTRUTURA DE ARQUIVOS DE UMA VM DO VMWARE ESX SERVER FIGURA 3: VIRTUALIZAÇÃO DE APLICAÇÃO FIGURA 4: VIRTUALIZAÇÃO DE SISTEMA OPERACIONAL FIGURA 5: VIRTUALIZAÇÃO DE HARDWARE FIGURA 6: MODELO DE MÁQUINAS VIRTUAIS DO TIPO I FIGURA 7: MODELO DE MÁQUINA VIRTUAL DO TIPO II FIGURA 8: ARQUITETURA DE PROCESSADORES X FIGURA 9: VIRTUALIZAÇÃO TOTAL FIGURA 10: PARAVIRTUALIZAÇÃO FIGURA 11: RECOMPILAÇÃO DINÂMICA FIGURA 12: INTERFACE PARA GERENCIAMENTO DA BLADE VIA WEB FIGURA 13: VMWARE INSTALADO MODO LINUX FIGURA 14: DETALHE DA VERSÃO DO KERNEL VMWARE FIGURA 15: TELA INICIAL DE INSTALAÇÃO FIGURA 16: DADOS DA LÂMINA FIGURA 17: MÁQUINAS VITUAIS CRIADAS NA LÂMINA FIGURA 18: COMPARTILHAMENTO DE PROCESSADOR E MEMÓRIAS ENTRE AS VMS FIGURA 19: PROCESSADORES DA LÂMINA FIGURA 20: ATIVAÇÃO DA TECNOLOGIA INTEL VT FIGURA 21: PÁGINAÇÃO DE MEMÓRIA EM DOIS NÍVEIS FIGURA 22: CONFIGURAÇÃO DE MEMÓRIA DA LÂMINA FIGURA 23: CONFIGURAÇÃO DE DISCOS DA LÂMINA FIGURA 24: SERVIDORES VIRTUAIS NA LÂMINA SATURNO FIGURA 25: CRIANDO UMA MÁQUINA VIRTUAL A PARTIR DE UMA MÁQUINA FÍSICA FIGURA 26: ANÉIS (NÍVEIS DE PRIVILÉGIO) COM INTEL VT FIGURA 27: ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO DA INTEL VT FIGURA 28: NOVA TECNOLOGIA HARDWARE ASSIST FIGURA 29: FUNCIONAMENTO DA PARAVIRTUALIZAÇÃO NO XEN FIGURA 30: FOTO DA LÂMINA SATURNO (SUPERIOR) FIGURA 31: FOTOS DA LÂMINA SATURNO (FRONTAL E LATERAL) FIGURA 32: COMPARAÇÃO VISUAL LÂMINA X SERVIDOR (FRONTAL ) x

11 FIGURA 33: COMPARAÇÃO VISUAL LÂMINA X SERVIDOR (LATERAL) FIGURA 34: COMPARAÇÃO VISUAL LÂMINA X SERVIDOR (SUPERIOR) xi

12 Resumo Todos os anos, fornecedores de serviços em tecnologia pesquisam formas de oferecer serviços cada vez mais competitivos, tentando combinar eficiência, desempenho e custo. Alguns conceitos como virtualização, TI Verde, cloud computing (computação em nuvens), são as promessas para os próximos anos. Entre essas novas tecnologias e conceitos, a virtualização já mostra resultados positivos e tem cada vez mais adeptos, principalmente no mercado corporativo, conseqüência da preocupação com a redução de custos, infra-estrutura e melhor aproveitamento dos recursos computacionais existentes na empresa. Este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo apresentar os principais conceitos desta tecnologia, características técnicas (arquitetura, aplicações), bem como alguns exemplos de funcionalidades, através de um estudo prático em ambiente corporativo com a ajuda de um software próprio para criação, monitoração e gerenciamento de uma estrutura virtual empresarial. PALAVRAS-CHAVE: Virtualização, Sistemas Operacionais, Hardware, Máquinas Virtuais. Abstract Every year, technology service providers research ways to offer more competitive services, trying to combine efficiency, performance and cost. Some concepts like virtualization, Green IT and cloud computing are promises for next years. Among these new technologies and concepts, the virtualization is already presenting positive results increasingly adepts, especially in the corporate market, due to concerns about cost reduction, infrastructure and better use of computing resources at the companies. This work intents to present the main concepts of this technology, technical features (architecture, applications) as well as features through a case study in corporate environment helped by proprietary software to create, monitor and manage a virtual business structure. KEY WORDS: Virtualization, Operating Systems, Hardware, Virtual Machines. xii

13 1 INTRODUÇÃO A produtividade das empresas nunca foi tão ligada à demanda sobre os datacenters como agora. A agilidade, qualidade dos serviços e prazos têm hoje uma correlação direta com os serviços suportados pela infra-estrutura informatizada implantada. Nada mais justo então que as empresas se preocupassem cada vez mais com a qualidade desses serviços e sua manutenção, e não menos com o quanto pagam por isso. O fato é que, até pouco tempo atrás, as empresas tinham como padrão o uso de servidores físicos dedicados a uma ou duas aplicações, subutilizando seus recursos de armazenamento e processamento, e ainda, pagando muito caro por isso. Nesse contexto, aliar o alto desempenho dos servidores ao custo acessível de novas tecnologias passou a ser o grande desafio de quem oferece e de quem compra soluções em TI. Visando esse cenário promissor, novas tecnologias foram surgindo e dentre elas a virtualização. Segundo os pesquisadores S. Nanda e T. Chiueh em [1], a virtualização pode ser definida como uma técnica que combina ou divide recursos computacionais para prover um ou mais ambientes operacionais de execução. Ela permite que em um único hardware, sejam executados mais de um sistema operacional, ou várias máquinas virtuais com o mesmo sistema, de forma isolada e independente, diminuindo a importância do sistema operacional. Nesse contexto, esse trabalho visa apresentar os principais conceitos dessa tecnologia, baseando-se no software VMWare ESX para apresentar algumas funcionalidades práticas da virtualização. A primeira parte do trabalho trata dos mais importantes conceitos de virtualização, seguido de suas aplicações, estrutura e tipos de técnicas existentes. Na parte final, aborda as principais características do software VMWare ESX, objeto de estudo prático em ambiente coorporativo, conclusão e as contribuições do estudo na empresa, bem como linhas de desenvolvimento para trabalhos futuros. 1.1 Contextualização Essa idéia de virtualização surgiu na década de 60, com a necessidade de multiprogramação em mainframes, com o objetivo de otimização do processamento, redução do número de servidores e centralização da administração. Fruto do projeto M44/44X, do grupo formado por pesquisadores da IBM e do MIT (Massachusetts Institute of Technology), tinha como principal objetivo promover acessos concorrentes e interativos em servidores de grande porte [2]. Logo, se tornaria uma proposta para um maior aproveitamento dos recursos 13

14 computacionais, reduzindo a produção de calor e consumo de energia elétrica (pela redução do número de servidores dentro dos datacenters), redução da utilização do espaço físico e da necessidade de manutenção de hardware. Sob essa nova perspectiva, vários termos como hardware físico e hardware virtual, virtualização e máquina virtual (virtual machine - VM),, emulação, monitor de máquinas virtuais (virtual machine monitor VMM) serão apresentados para compreensão da técnica em si. Em seguida, são apresentados os níveis e tipos de virtualização, bem como os tipos de máquinas virtuais, com exemplos de softwares envolvidos em cada uma delas (VMWare, Xen, VMWare Player). Na Figura 1, uma comparação entre sistemas tradicionais e virtuais. No primeiro, temos o sistema operacional acessando diretamente a CPU para execução das instruções e, no segundo, as máquinas virtuais com seus sistemas operacionais (chamados sistemas operacionais convidados), necessitando de um intermediário no caso o monitor de máquinas virtuais para execução das instruções. Figura 1: Comparação entre sistemas tradicionais e virtuais 1.2 Definição do problema a ser tratado Esse trabalho de conclusão de curso tem por objetivo explorar as principais características da virtualização, seus conceitos e aplicações. Além disso, descreve um estudo prático desta técnica em ambiente corporativo, através do software VMWare ESX Server, mostrando de que forma problemas como: baixo desempenho, ociosidade de recursos, produção de calor, consumo de energia elétrica e espaço físico, podem ser minimizados através desta técnica. 1.3 Conceitos Uma vez que o conceito de virtualização já foi tratado, faz-se necessário o esclarecimento de alguns outros termos para melhor compreensão desta técnica. 14

15 Máquina virtual e máquina física Define-se uma máquina virtual como sendo uma duplicata eficiente e isolada de uma máquina real [3]. Uma máquina física (também chamada de máquina real) é formada pelo hardware físico propriamente dito e seu sistema operacional (chamado também de sistema anfitrião ou hospedeiro) e hospeda as máquinas virtuais, compartilhando seus recursos com as mesmas. Hardware físico e hardware virtual O primeiro termo é usado para descrever o hardware que será compartilhado pelas máquinas virtuais, ou seja, o equipamento total disponível para criação e compartilhamento entre as máquinas virtuais (mas não incluiu o sistema operacional, como nas máquinas físicas); o hardware virtual descreve o hardware isolado que cada uma dessas máquinas virtuais possuirá, uma vez que é o administrador que determina quais serão essas configurações (quantidade de memória, espaço em disco, entre outros). Monitor de Máquina Virtual ou VMM (Virtual Machine Monitor) O monitor de máquina virtual é o software que hospeda os sistemas operacionais convidados (também chamado Hypervisor). Esse componente abstrai o hardware para gerenciá-los entre as máquinas virtuais. Assim, as VMs (máquinas virtuais) comportam-se como máquinas físicas tradicionais. Emulação A emulação, muito confundida com virtualização, é a tradução de instruções entre sistemas incompatíveis, permitindo que esses possam se comunicar. Em outras palavras, a emulação torna possível a interação entre sistemas incompatíveis, sejam eles hardware x hardware ou software x hardware ou software x software. TI Verde Com o crescimento do uso da tecnologia nas empresas, se fez necessário cada vez mais poder de processamento para suprir as necessidades do mercado. De acordo com a Revista ECO [4], a energia consumida por servidores e sistemas de datacenters dobrou entre 2000 e O consumo aumentou graças à crescente demanda por downloads de arquivos de vídeo e música, juntamente com a telefonia via internet. O hardware necessário para suportar várias aplicações - em ambientes corporativos ou não - exige maior poder de processamento, mais memória, discos com algoritmos eficientes de leitura/escrita e maior proteção. A manutenção (quebra, reposição, garantia) de equipamentos desse porte requer geralmente contratos com empresas especializadas e, somando tudo, seu custo pode superar 15

16 os gastos previstos com tecnologia (orçamento). Assim, os administradores acabam optando por usar vários servidores com nem tanta robustez, mas de baixo custo, com uma ou duas aplicações cada. Ainda segundo a Revista ECO [4], o aumento no número de servidores nos datacenters foi responsável por 90% da demanda adicional por eletricidade. Em 2005, a energia gasta por datacenters em todo o mundo foi equivalente à produzida por 14 usinas. Infelizmente, isso gera impacto no meio ambiente, seja pela produção de calor (conseqüentemente usa-se mais refrigeração e emite-se mais CO2 na atmosfera) ou pelo descarte de equipamentos obsoletos em lugares desapropriados (a incineração não parece uma medida viável, uma vez que usa combustíveis na queima e libera substâncias nocivas ao ambiente). Nesse cenário, a virtualização ganha espaço como uma proposta de economia de energia (que reduz a geração de calor), uma vez que é capaz de abstrair vários servidores físicos em servidores virtuais, usando menos hardware. Segundo a Revista ECO [4], é possível diminuir quase 100 máquinas físicas em 8 (oito), cada uma rodando uma média de 12 (doze) máquinas virtuais. Cloud Computing Descreve um recurso mais abrangente que a virtualização, juntando todos os recursos computacionais em uma nuvem de serviços que possam ser oferecidos ininterruptamente, com substituições, reparos ou qualquer outro tipo de manutenção feitos on-line (sem que o usuário perceba). Conforme Computer World [5], uma arquitetura em cloud deve dispor de uma infra-estrutura de gerenciamento que inclua funções como provisionamento de recursos computacionais, balanceamento dinâmico do carga de trabalho e monitoração do desempenho. 2 PRINCIPAIS APLICAÇÕES DE MÁQUINAS VIRTUAIS As máquinas virtuais têm-se consolidado quando se trata da redução do espaço físico utilizado pelos servidores, centralização da gerência desses recursos, fins didáticos, isolamento, simulação de ambientes com mais (ou menos) recursos de hardware, rápida recuperação em casos de falhas e segurança dos dados. Assim, quando se trata de virtualização, termos como TI Verde não podem deixar de ser mencionados, pois se trata de uma das maiores justificativas para sua existência. Aspectos como a redução da emissão de calor e menor necessidade de refrigeração, menos hardware 16

17 para descartar em caso de substituição, inclusive o fato de que equipamentos específicos possuem escalabilidade, tendo uma vida útil maior, são razões para adoção da virtualização. Agregado a esses benefícios, acessar um só hardware remotamente para manutenção de servidores, estejam eles desligados ou não, a possibilidade de suspendê-los quando não estão em uso e a centralização de todas essas facilidades em um único lugar, são muito úteis aos administradores de infra-estrutura. Outros motivos para incentivar a virtualização, como isolamento e segurança, também são descritos mais detalhadamente no decorrer do texto, enriquecendo o conceito inicial e sua aplicabilidade. 2.1 Consolidação de servidores Esse processo consiste na redução do número de servidores físicos no datacenter da empresa, agregando-os em um hardware mais poderoso, transformando-os em máquinas virtuais. O hardware tradicional necessário para uma aplicação empresarial tem um custo muito elevado que, mais do que justificar, faz necessário o aproveitamento do máximo de processamento dessa máquina. Infelizmente, nem sempre isso é possível, pois no ato da compra, o administrador precisa mensurar os recursos pensando em um crescimento futuro e, inicialmente, memória e processadores são subutilizados. Mesmo quando estão chegando próximos de sua capacidade máxima, geralmente o equipamento já é considerado obsoleto. Os dispositivos (peças) para servidores são mais caros que aquelas para computadores pessoais e, geralmente, não têm estoque em lojas de peças de informática. Isso faz com que os administradores tenham que contratar empresas de suporte, aumentando ainda mais as despesas de TI. Quando isso é colocado em uma escala maior, por exemplo, empresas pequenas comumente têm de 2 (dois) a 4 (quatro) servidores para suas aplicações ( , arquivos, entre outros) e empresas grandes 10 (dez) a 15 (quinze) ( s, proxy, sistemas ERP, banco de dados, entre outros), o dinheiro investido é muito maior e o benefício começa a ser questionado. Não bastasse o investimento, é necessário que o espaço onde essas máquinas estejam alocadas seja grande o suficiente para que haja refrigeração entre elas e que o administrador possa manuseá-las para manutenção. A refrigeração necessária para que essas máquinas continuem em funcionamento emite gás carbono, nocivo à atmosfera e o consumo de energia também (indiretamente, já que para gerar eletricidade as usinas emitem CO2). 17

18 A virtualização de servidores parece então uma boa alternativa nesses casos, devido à redução de hardware (que conseqüentemente precisará de menos refrigeração e consumirá menos energia), ocupará menos espaço e torna a manutenção mais fácil ao administrador. Em ambientes corporativos, no entanto, são necessárias algumas precauções para que o investimento na virtualização não seja inútil: é preciso avaliar os processos e as aplicações críticas, que demandam uma rápida recuperação e possuem dados que exijam maior segurança e verificar quais servidores são subutilizados e que poderiam compartilhar recursos. Algumas aplicações não devem ser virtualizadas. Por exemplo, aplicações de alto desempenho que utilizam o processador na maior parte do tempo (pois as máquinas virtuais já demandam um maior gasto de memória e processamento por si só) e reduzir esses recursos causaria mais prejuízos que benefícios ao sistema. 2.2 Isolamento O isolamento é um dos maiores benefícios das máquinas virtuais. Significa a separação das máquinas virtuais que rodam em um mesmo hardware físico. Em outras palavras, caso uma das máquinas virtuais tenha algum problema (vírus, invasão, aplicações que não rodam efetivamente), as outras máquinas (e também o hardware físico) não serão afetadas, bastando ao administrador da infra-estrutura atuar somente sobre a máquina com problema. Para o software virtualizador (no caso de estudos, o VMWare), a máquina virtual nada mais é que um arquivo, ou um conjunto de arquivos ( uma vez que tem-se o sistema operacional e as aplicações), que pode ser removido, movido, transportado em uma mídia, o que facilita também a recuperação em casos de desastres (Disaster Recovery) e no planejamento de continuidade dos negócios (Business Continuity). 2.3 Falhas No caso de recuperação de máquinas por backup, por se tratar apenas de um arquivo (falando da máquina virtual), basta que se tenha o software virtualizador em que ela foi criada, para que esse arquivo seja restaurado. Em alguns casos, como no VMWare, pode-se abrir uma máquina virtual criada no VMWare ESX Server no VMWare Workstation. Isso é bastante eficiente e rápido comparado à recuperação de máquinas físicas tradicionais, que necessitam de formatação, instalação dos drivers, instalação das aplicações e depois recuperação do backup. 18

19 Outra funcionalidade é que, caso seja necessário testar um novo ambiente de produção, simulando diferentes configurações de recursos ou combinações de softwares, é possível fazêlo numa máquina virtual isolada, ou seja, sem prejudicar o ambiente corporativo, afetando a produtividade da empresa. Ambientes didáticos de programação também são úteis, ou mesmo testes de programação em ambientes virtuais, balanceamento de bancos de dados, clusters e outras aplicações, que poderiam de alguma forma influenciar negativamente a infra-estrutura da empresa. Na Figura 2 a seguir, pode-se observar a estrutura de arquivos de uma das máquinas virtuais, retirada do ambiente de estudo. Figura 2: Estrutura de arquivos de uma VM do VMWare ESX Server Os arquivos com extensão.vmx e.vmdk são as configurações e a máquina virtual completa, respectivamente. 2.4 Segurança O aspecto positivo na segurança em máquinas virtuais está diretamente relacionado ao isolamento, uma vez que, caso acha uma falha de segurança, acredita-se que esta ficará restrita a apenas uma máquina. Entretanto, alguns especialistas receiam que, uma vez que a máquina virtual tenha sido invadida, o Monitor de Máquinas Virtuais (VMM) possa ser alcançado, disseminando vírus, copiando todas as máquinas virtuais operantes ou não. No pior dos casos, o invasor poderia controlar o hypervisor e ter o controle completo de toda a estrutura, ou danificá-la por completo e, nesse caso, a recuperação poderia ser muito mais complicada que nas máquinas tradicionais. Conforme Steil [6], A segurança de rede é a maior 19

20 vulnerabilidade dos sistemas físicos. Nas máquinas virtuais o risco não é menor, porque suas placas de rede conectam em partes do servidor físico. Alguns malwares espertos o suficiente podem detectar que um sistema é virtual e, quando ligado, usá-lo para atacar a própria máquina ou outras VMs Detecção de intrusão Ainda não existe um sistema de detecção de intrusão específico para máquinas virtuais, sendo o modelo tradicional IDS (Intrusion Detection System) utilizado. Segundo Allen et al[7], esse modelo consiste basicamente em quatro linhas de análise, que se diferenciam pelo tipo de dados que analisam: Aplicação um IDS baseado em aplicações (application-based IDS), trabalha através da análise do comportamento dos programas, em forma de arquivos de logs. Host um IDS baseado em hosts (host-based IDS) examina as atividades locais em um host, como comportamento de usuários, processos, conexões de rede, chamadas de sistema, arquivos de log ou saídas do IDS baseado em aplicações. Rede um IDS baseado em rede (network-based IDS) examina o tráfego da rede. Pode acessar também as saídas dos IDS baseados em hosts e aplicações que estão dentro do ambiente de rede monitorado. Multi-rede/infraestrutura esse IDS geralmente assume a forma de uma equipe de resposta a incidentes (Incident Response Team - IRT), onde a entrada do sistema vem de sites do domínio administrativo. Os dados transmitidos a este tipo de IDS geralmente é de aplicação, host, rede ou outros de multi-rede. Nos ambientes tradicionais, o IDS tem que estar hospedado dentro do ambiente monitorado para coletar os dados para análise, o que fragiliza o sistema no caso de uma intrusão bem sucedida, pois o intruso pode ser capaz de desativar ou manipular o IDS. No ambiente virtual, é possível isolar o IDS em relação às máquinas virtuais monitoradas. Essa separação o tornaria invisível e inacessível aos processos dos sistemas operacionais dessas máquinas e conseqüentemente, aos intrusos. Conforme Laureano et al [8], Através de modificações no monitor de máquinas virtuais é possível coletar, de forma transparente, informações sobre a atividade de cada sistema operacional convidado, incluindo seus usuários, processos, conexões de rede, etc. Essa informação é então enviada para um detector de intrusão externo ao ambiente, executando fora do sistema operacional convidado. 20

21 2.5 Suporte técnico O suporte técnico é um item de extrema importância para qualquer aplicação. Freqüentemente subestimado, o suporte requer bastante cuidado em qualquer ambiente, seja tradicional ou virtual. Particularmente na virtualização, além dos custos de licença, o custo do suporte técnico especializado nessa técnica é bastante elevado. Isso se deve ao fato de ser uma tecnologia nova no mercado e, para os profissionais, sionais, a oferta de cursos além de escassa, é específica de cada fabricante, o que os submetem aos preços cobrados pelas entidades autorizadas a oferecê-los. Em contrapartida, um profissional bem sucedido da área também pode exigir remuneração bem superior r à oferecida aos profissionais não familiarizados com a técnica. 3 NÍVEIS E TIPOS DE VIRTUALIZAÇÃO 3.1 TIPOS Aplicação Nesse método, o objetivo é executar as aplicações implementadas com essa finalidade isoladamente dos processos do sistema anfitrião (e de outras aplicações), garantindo maior confiabilidade e independência do mesmo. Isso significa que a aplicação é independente dos componentes do sistema operacional e, como conseqüência, essas aplicações podem rodar em vários sistemas operacionais (portabilidade). Caso seja necessária a execução de algum processo externo, a aplicação solicita ao sistema operacional. A seguir, a Figura 3 ilustra esse nível de virtualização. 21

22 3.1.2 Sistemas Operacionais Figura 3: Virtualização de aplicação A virtualização de sistema operacionais abstrai o sistema anfitrião para as máquinas virtuais ( instâncias desse sistema) que, por sua vez, podem rodar processos ou aplicações isoladamente. Nesse tipo de virtualização, não é possível usar um sistema operacional nas VM s que seja diferente do sistema anfitrião. É bastante útil para testes em que não se deseja comprometer a máquina real. A Figura 4 mostra o funcionamento de virtualização de sistemas operacionais Hardware Figura 4: Virtualização de sistema operacional Nesse tipo de virtualização, o hardware físico é abstraído para as máquinas virtuais, que acreditam ter um hardware físico com as configurações escolhidas pelo administrador no momento de sua criação. É utilizado pela VMWare em suas virtualizações. A Figura 5 exemplifica o esquema de virtualização de hardware. 22

23 Figura 5: Virtualização de hardware 3.2 TIPOS DE VIRTUALIZAÇÃO Como os processadores x86 não foram projetados para fins de virtualização, é necessário que a software virtualizador atue de maneira diferente do sistema operacional original da máquina. Para um maior entendimento, é necessário voltar à arquitetura desses processadores, que tem por padrão quatro níveis de privilégio (ou anéis). Enumerados de 0 a 3, onde 0 é o mais privilegiado, os sistemas operacionais podem executar qualquer instrução (pois atuam no nível 0) e as aplicações nem todas (pois atuam no nível 3). Os dois níveis intermediários não são utilizados e, assim, não há uma definição de onde a virtualização deve atuar (já que não existe um modo hypervisor nesses anéis) e o sistema convidado e o anfitrião não podem ser executados no mesmo nível (para evitar conflitos). Assim, algumas técnicas foram desenvolvidas para superar essa dificuldade, conforme descrito abaixo. A Figura 8 traz a estrutura de processadores x86. 23

24 Figura 8: Arquitetura de Processadores x Virtualização Total A virtualização total é usada no VMWare. Executado no nível 3, o monitor de máquina virtual abstrai o hardware físico e interpreta todas as instruções solicitadas pelo sistema convidado. O sistema da máquina virtual a entende como uma máquina física. Entretanto, o desempenho da máquina é inferior já que as instruções são interpretadas pelo VMM. Outro problema é que algumas instruções privilegiadas rodam de modo diferente em cada anel (lembrando que um sistema operacional roda no nível 0 mais privilegiado e o monitor roda no nível 3 menos privilegiado), podendo assim o sistema operacional virtual gerar resultados diferentes es do esperado. A VMWare ESX Server contorna esse problema verificando um pedaço do código que está sendo executado na máquina virtual, podendo modificar instruções que gerariam erros. Essa técnica é conhecida como binary patching. A Figura 9 apresenta o esquema do funcionamento da virtualização total. 24

25 Figura 9: Virtualização Total Paravirtualização Nessa técnica, a máquina virtual não é idêntica ao equipamento físico original, precisando o sistema operacional convidado de algumas adaptações. Essa técnica permite que sistema convidado possa enviar instruções mais simples diretamente para o hardware, ficando o VMM responsável apenas por instruções de alto nível. A adaptação age exatamente nesse ponto, modificando o SO convidado para interagir com o VMM e definir quais instruções ele executa direto no hardware e quais serão responsabilidade do monitor. No modelo de virtualização do Xen, por exemplo, o monitor é executado no nível mais privilegiado, e os sistemas operacionais virtuais são executados no nível 1. Isso ajuda a garantir que o VMM possua mais privilégios, o que permite gerenciar as demais máquinas. Instruções privilegiadas que necessitem ser executadas pelas máquinas virtuais precisam ser interceptadas e executadas pelo hypervisor, que depois retorna o resultado para a máquina virtual. A Figura 10 traz o esquema da paravirtualização. 25

26 Figura 10: Paravirtualização Recompilação dinâmica Na recompilação dinâmica, as instruções são traduzidas durante a execução do programa da seguinte forma: as instruções do programa são identificadas em forma de seqüência de bits. Essas seqüências são agrupadas em instruções mais próximas do código do sistema operacional anfitrião e depois reagrupadas em um código de mais alto nível, que é compilado na linguagem nativa do sistema hospedeiro. Na verdade, isso resume sucintamente os seguintes passos: Agrupamento de bits: um programa (ou executável do programa) armazena as características que o identificam como o endereço de memória, registradores e funções do sistema operacional que ele manipula. A máquina virtual, tendo tais informações, pode recuperar os agrupamentos de bits do executável e reordená-los. Desmontagem (disassembling): os bits são desmontados e transformados em um conjunto de instruções e operadores ordenados em pares. Geração intermediária do código: as instruções são transformadas para uma representação de máquina independente. Decompilação: essa representação gerada é transformada em uma linguagem de alto nível. Compilação: O código gerado é novamente compilado para a nova plataforma (códigoobjeto são novamente montados e preparados para a criação de um novo executável. objeto). Montagem (assembling): Os códigos-objeto 26

27 Armazenagem dos bits: os bits são agrupados de forma a gerar o novo executável. Abaixo, a Figura 11 traz a recompilação dinâmica. Figura 11: Recompilação Dinâmica Comparação A virtualização total tem como vantagem dispensar a alteração do sistema operacional convidado para adaptar-se à arquitetura X86 (quatro níveis de privilégios). Entretanto, como o monitor de máquina virtual tem que interceptar todas as instruções para não gerar conflitos com as instruções do sistema operacional da máquina física, acaba perdendo em desempenho. Já a paravirtualização melhora o desempenho, pois a maioria das instruções pode ser executada diretamente no hardware (caso configurada), mas tem a desvantagem de exigir adaptações no kernel para isso. A recompilação dinâmica tem como vantagem a adequação do código gerado ao ambiente de virtualização à medida que a recompilação acontece, pois novas informações são coletadas, melhor refletindo o ambiente original do aplicativo. Com isso, o código gerado se torna mais eficiente. Entretanto, exige maior capacidade de processamento, visto que a recompilação acontece em tempo real de execução do programa. 4 TIPOS DE MÁQUINAS VIRTUAIS O monitor de máquina virtual pode trabalhar de duas formas diferentes: atuando diretamente sobre o hardware,, funcionando como o sistema operacional das máquinas 27

28 convidadas, ou atuando como se fosse um processo em outro sistema abaixo dele, segregando as chamadas máquinas virtuais do tipo I e máquinas virtuais do tipo II, respectivamente. 4.1 Máquinas virtuais do tipo I Nesse modelo, o monitor de máquinas virtuais é implementado entre o hardware e as máquinas virtuais, permitindo o controle dos recursos e das máquinas virtuais. Funciona como um sistema operacional, que controla os processos, que nesse caso são as máquinas virtuais. A Figura 6 mostra o modelo de máquinas virtuais do tipo I. Figura 6: Modelo de Máquinas Virtuais do Tipo I Esse modelo foi utilizado no estudo de caso, onde o VMWare ESX é instalado diretamente sobre o hardware e a partir dele sãs máquinas virtuais são criadas. 4.2 Máquinas virtuais do tipo II Nesse caso, o monitor de máquinas virtuais é implementado dentro de um sistema operacional, ou sistema anfitrião, e roda como uma aplicação dentro desse sistema e dentro dele existem as máquinas virtuais. Um exemplo disso é o uso em desktops, onde está instalado o Windows e adicionou-se o monitor (Virtual PC - Microsoft, Virtual Box Sun) para que - através deste componente, sejam instaladas máquinas virtuais com Windows, Linux ou qualquer outro sistema operacional. A Figura 7 mostra esse modelo. 28

29 Figura 7: Modelo de Máquina Virtual do Tipo II 5 ESTUDO PRÁTICO DO VMWARE ESX SERVER EM AMBIENTE COORPORATIVO 5.1 Entendendo a estrutura VMWare ESX Server é um software que permite a virtualização de máquinas dentro de um mesmo hardware, ou seja, são criadas máquinas virtuais com sistemas operacionais convidados (Linux, Windows). Dependendo da versão, cada máquina virtual que hospeda pode ter mais de uma CPU virtual, além de compartilhar recursos de rede e periféricos de hardware (portas USB, CD-ROM e placas de rede). Dentro do ambiente corporativo de estudos, o VMWare ESX Server foi instalado em uma estrutura chamada BLADE, que consiste em vários servidores de tamanho reduzido, que podem ser encaixados num único rack,, junto com vários outros servidores similares. São servidores projetados para o uso em datacenters, possibilitando alto desempenho, principalmente em ambientes virtualizados. Um software próprio do fabricante (a Hewllet Packard - HP) foi instalado para gerenciar o hardware físico como um todo que, conforme se pode observar na Figura 12, é feito utilizando-se uma interface web: 29

30 Figura 12: interface para gerenciamento da blade via web Uma vez escolhida a máquina (também chamada de lâmina), o VMWare ESX foi instalado e em sua tela inicial é possível obter o endereço web para instalação das ferramentas de gerenciamento VMWare Infrastructure Client, Infrastructure Update, vsphere Client e vsphere Host Update Utility, de acordo com a Figura 13. O VMWare é implementado sobre um kernel Linux que, com as modificações do produto, chama-se ELVmnix, conforme a Figura 14. Nessa interface Linux, é possível apenas fazer as configurações do host onde o VMWare está instalado, mas a criação de máquinas virtuais e seu gerenciamento é feito via VMWare vsphere Client. Pode-se observar que o software da empresa HP é apenas para gerenciamento do hardware, não sendo considerado um sistema operacional. 30

31 Figura 13: VMWare instalado modo Linux Figura 14: Detalhe da versão do kernel VMWare Ao acessar o endereço, seguiram-se as instruções das telas para instalação das ferramentas. Apresenta-se, na Figura 15, a tela inicial para download das mesmas: 31

32 Figura 15: Tela inicial de instalação Depois da instalação, é possível o gerenciamento do VMWare a partir de um desktop comum. Com as ferramentas, é possível interagir com o VMWare instalado na máquina física Saturno e criar as máquinas virtuais. 32

33 Figura 16: Dados da lâmina Na Figura 16, observa-se a tela inicial do VMWare ESX Server (é necessária a autenticação por meio de usuário com direitos administrativos). As características do hardware físico estão descritas na tela e corresponde ao hardware da lâmina (ou hardware físico). Existe a possibilidade da junção de mais de uma lâmina, através de uma ferramenta paga chamada VMWare vsphere (que possui versão gratuita), também conhecida como ferramenta de alta disponibilidade. Ela faria com que os recursos fossem somados, mas não seriam encarados como uma única máquina. Seria como um cluster do hardware das duas máquinas e, quando uma lâmina falhasse, as máquinas virtuais começariam a utilizar os recursos da outra lâmina. Por isso, no momento da criação das máquinas virtuais em ambientes assim, o ideal é que não se use 100% dos recursos de cada lâmina. Figura 17: Máquinas vituais criadas na lâmina Na Figura 17, pode-se ver as máquinas virtuais criadas dentro de Saturno, bem como monitorar seu funcionamento. Uma vantagem neste caso é o uso dos estados powered on (ligadas), suspended (suspensas) ou stopped (paradas). Isso é muito útil pois, por exemplo, caso se necessite ligar uma dessas máquinas que esteja desligada, não é necessário que alguém se desloque até o datacenter para fazê-lo, como no caso de uma máquina física. Basta clicar e iniciar a máquina. Outra vantagem é que se podem criar várias máquinas virtuais, instalar o sistema operacional convidado e, deixá-las suspensas. Isso dá ao administrador a possibilidade de deixar máquinas prontas para receber algum tipo de aplicação, sem consumir os recursos computacionais até lá. 33

34 Figura 18: Compartilhamento de processador e memórias entre as VMs Na Figura 18, observa-se como está a alocação de recursos (CPU e memória) e o compartilhamento destas entre as máquinas Processadores Os processadores utilizados na lâmina são Intel Xeon E M Cache, 2.83 GHz, quadcore. Segundo o fabricante [9], esses dispositivos possuem suporte para tecnologia de virtualização, neste caso, chamada de Intel VT (Virtualization Technology). Essa tecnologia baseia-se principalmente em trazer as instruções do sistema operacional convidado para serem executados em modo privilegiado, sem passar pelo monitor de máquina virtual, ficando este apenas responsável por ativar o modo virtualização no processador. Esta tecnologia está descrita com mais propriedade na seção Tecnologias Auxiliares Na Figura 19 estão descritos os detalhes dos processadores utilizados na lâmina. 34

35 Figura 19: Processadores da lâmina Na Figura 20, é mostrada a tela para ativação da tecnologia Intel VT no processador. Antes da ativação, o processador só trabalha em 32 bits e após, pode trabalhar tanto em 32 quanto em 64 bits. 35

36 Figura 20: Ativação da tecnologia Intel VT Memória Para preservar cada processo, existe um mapeamento de memória virtual (que, para o processo, é como se fosse memória física) e de memória física (como o endereço sai da CPU e vai para os chips de memória). Da mesma forma, existe um mapeamento diferente para as máquinas virtuais, uma vez que elas devem achar que são máquinas reais e para tanto, acessariam a memória física do hardware. O mapeamento não pode ser feito diretamente do sistema virtual para o físico, pois todos os sistemas operacionais (convidados e hospedeiro) direcionariam suas páginas para o endereço 0 da memória física. Para contornar esse problema, segundo Steil [6], o monitor de máquinas virtuais faz o gerenciamento de uma tabela de mapeamento que tem o mesmo efeito que o endereçamento físico direto. Cada acesso à tabela de páginas no kernel da máquina virtual causa uma trap (exceção na CPU) no monitor de máquina virtual, o qual cria um mapeamento com o mesmo efeito, mas usando uma página diferente que ele mesmo gerencia. Se o kernel convidado lê uma entrada da tabela de páginas de volta, também lançará uma trap e o VMM apresentará o 36

37 valor original da VM (não o valor efetivo em sua tabela). As tabelas de páginas efetivas são chamadas de tabelas de páginas sombra, e o método chamado de paginação em 2 níveis. Quando o SO convidado quer mapear uma nova página, o kernel do VMM pode ao sistema operacional hospedeiro uma página de memória e este então mapeará dentro do espaço de mapeamento do monitor. Este, por sua vez, poderá ler entradas da tabela de páginas que acabaram de ser criadas pelo sistema operacional anfitrião e ver qual endereço físico (real) lhe foi concedido. Esta página física poderá então ser usada pela VM. O kernel anfitrião nunca poderá oferecer esta página a outros recursos, marcando-a como indisponível pois, na verdade, a página é usada dentro da máquina virtual; o monitor marca uma página de seu próprio mapeamento para a VM. O VMM marca a página como presa para que o kernel hospedeiro nunca a disponibilize em arquivo ou em disco. Algumas vezes, a paginação nas VMs pode não ser possível: na paginação normal (arquivos, discos) o sistema operacional libera da memória RAM páginas de aplicações menos utilizadas, caso o sistema esteja lento. No caso da virtualização, uma vez que as páginas estão presas, isso não é possível. Isso pode ser solucionado por uma interface especial de pressão de memória entre o sistema anfitrião e o monitor. Se o sistema hospedeiro apresentar lentidão, ele pode conversar com o VMM que procurará dentro de suas estatísticas páginas menos usadas para liberá-las ao SO. Na Figura 21, um resumo do funcionamento da paginação em dois níveis. 37

38 Figura 21: Paginação de memória em dois níveis Na Figura 22, estão descritas as configurações de memória física da lâmina. Figura 22: configuração de memória da lâmina 38

39 5.1.3 Discos (Storage) O gerenciamento do disco entre as máquinas virtuais com VMWare é semelhante ao da memória. Entretanto, ao invés de endereço de memória, temos a referência aos endereços dos setores menor unidade de endereçamento e armazenamento de um disco. Na Figura 23, estão os dados dos storages aos quais a lâmina está associada. No primeiro, descrito como Saturno: storage1, a lâmina acessa seu próprio disco e, no segundo descrito como datastore 2, a lâmina acessa o conjunto de discos externo (storage). Figura 23: Configuração de discos da lâmina Redução de espaço físico Inicialmente, a estrutura da empresa em estudo continha 20 servidores físicos (alguns desktops feitos de servidor, servidores IBM com storage, servidores Dell) distribuídos em 2 (dois) racks de 42u e 4 mesas no datacenter (cerca de 12 (doze) servidores ficavam em mesas). A metragem da sala era de 16m 2 (4mx4m) e havia ainda os equipamentos de rede (switchs, modems, roteadores, etc). Nenhum equipamento podia ser alocado por falta de espaço e a manutenção era feita com bastante dificuldade entre os equipamentos, muitas vezes sendo necessário a retirada do mesmo da sala para manusêa-lo. Após a compra da Blade para implementação de um ambiente virtualizado, houve a substituição imediata de 10 (dez) máquinas físicas por 10 (dez) VMs, que rodam na mesma lâmina. Com a reorganização do 39

40 datacenter, foi possível deixar 3 (três) racks: em dois foram organizados os servidores físicos e um storage, em outro foi instalada a Blade. Houve uma redução de 4,8m 2 na área ocupada e uns dos 3 (três) equipamentos de ar-condicionado foi desativado. Centralização da gerência de infra-estrutura Na Figura 24 pode-se observar as VMs, seu estado atual, recursos e algumas facilidades em se administrar um ambiente virtualizado (acesso a várias máquinas simutaneamente, duplicação de máquinas, criação de máquinas a partir de arquivos de imagem, backup da máquina como um todo já que não deixa de ser um arquivo, ou das aplicações que rodam nela). Outro recurso interessante é uma ferramenta chamada Snapshot, o qual provê um ponto de restauração da máquina virtual. É útil quando se deseja testar, atualizar ou instalar algum software no servidor e, em caso de insucesso, é possível voltar a esse ponto, exatamente como a máquina era até antes da operação. Abaixo, a Figura 24 mostra todos os servidores virtuais gerenciados através da lâmina Saturno. Figura 24: Servidores virtuais na lâmina Saturno Útil também é a rápida conversão de uma máquina física em minutos para uma VM (conhecida como P2V Physical to Virtual). Abaixo uma das telas da criação de uma VM a 40

41 partir de um servidor operacional (ou seja, on-line). O chamado V2V (Virtual to Virtual) consiste em mover uma máquina virtual de uma lâmina para outra. Na Figura 25, observa-se a criação de uma máquina virtual a partir de uma máquina física. Essa ferramenta foi utilizada pois, o servidor físico apresentava vários problemas (espaço em disco, memória, processamento lento) e, como se tratava do único Controlador de Domínio (Domain Controller DC) e também servidor DNS (Domain Name Service), não poderia ser desativado. A solução foi virtualizar a máquina, renomea-lá (para não haver conflitos) e colocá-la em funcionamento para que os usuários continuassem com serviços de autenticação e resolução de nomes. Feito isso, a máquina física foi desativada e a VM recebeu o nome da original. Após isso, outros dois Controladores de Domínio foram colocados na rede para redundância. Figura 25: Criando uma máquina virtual a partir de uma máquina física Recuperação em casos de falhas e segurança dos dados. Além do backup comum das VMs (o software de backup não sabe que é uma máquina virtual e faz a cópia dos arquivos selecionados para tal sem distinção), é possível copiar as 41

42 máquinas virtuais inteiras (com o sistema operacional, aplicações, configurações etc) para um disco, uma mídia ou disco removível. Em termos de backup é bem prático, pois se pode carregar a máquina virtual para qualquer lugar, bastando para isso ter o VMWare instalado na máquina que for abri-la, mas já nem tão bom quando de trata de segurança. Outrossim, instalar uma máquina virtual não requer que o administrador fique na frente da VM, como nas máquinas tradicionais. É possível criá-la a partir de um desktop remoto, com o VMWare InfraStructure instalado, mapeando os dispositivos deste para uso na VM, usando inclusive arquivos de imagem para instalação. Além disso, caso haja um erro durante o processo de criação, é necessário somente apagar a máquina virtual e criar novamente, processo muito mais rápido do que formatar novamente a máquina física. 5.2 Tecnologias Auxiliares Intel VT (Virtualization Technology) Essa tecnologia permite à CPU dois modos de operação: VMX root e VMX non-root. O VMM é executado no modo VMX root e seus sistemas operacionais convidados são executados no modo VMX non-root. Os dois modos de operação dão suporte aos quatro níveis de privilégio (igual à arquitetura x86), permitindo que o sistema operacional hospedado seja executado no nível de privilégio que ele deve ser executado (por exemplo, existem instruções do SO convidado que precisam ser executadas como privilegiadas) e fornecendo ao VMM a flexibilidade de usar múltiplos níveis de privilégio. Esses processadores possuem um conjunto de instruções extra chamado Virtual Machine Extensions (Extensões de Máquina Virtual) ou VMX, que traz 10 novas instruções específicas de virtualização: MPTRLD, VMPTRST, VMCLEAR, VMREAD, VMWRITE, VMCALL, VMLAUCH, VMRESUME, VMXOFF e VMXON. 42

43 Figura 26: Anéis (níveis de privilégio) com Intel VT Segundo o Clube do Hardware [10], para entrar no modo de virtualização, o programa deve executar a instrução VMXON e então chama o monitor que pode entrar em cada máquina virtual usando a instrução VMLAUNCH, e sair usando a instrução VMRESUME. Se o monitor quiser parar todas as máquinas virtuais e sair do modo de virtualização, ele executa a instrução VMXOFF. Esse processo está descrito na Figura 27. Figura 27: Esquema de funcionamento da Intel VT 43

44 5.2.2 AMD-V A tecnologia AMD-V trabalha com o mesmo princípio da Intel VT: o hardware assistido. A intenção é eliminar a necessidade da tradução binária que o monitor de máquinas virtual tem que fazer a cada instrução, melhorando o desempenho da máquina. Alguns autores afirmam que a tecnologia traz para o nível mais privilegiado a execução de instruções dos sistemas operacionais convidados, através da ativação do modo virtualizado. Em outras pesquisas, embora menos citado, alguns sites como o VMWorld [11] afirmam que essa estrutura de hardware assistido incluiu um novo nível entre o hardware e o nível 0, somente utilizado pelo VMM, dispensando a necessidade da tradução binária, agilizando o desempenho no processamento das intruções. Figura 28: Nova tecnologia Hardware Assist Fonte: VMWord, disponível em 44

45 6 OUTRAS SOLUÇÕES Este trabalho teve como objeto de estudos a solução de virtualização da VMWare - o VMWare ESX Server - por ser possível estudá-lo quando em fase de implementação e analisar os benefícios trazidos à empresa. Entretanto, outras soluções estão disponíveis no mercado e, trabalhando com um tipo diferente de virtualização, devem ser consideradas no momento da elaboração de um projeto de um ambiente virtualizado. 6.1 Xen Citrix O Xen Citrix é uma solução de virtualização também usada em ambientes corporativos que, ao contrário do VMWare, não utiliza a virtualização total, mas sim a paravirtualização. Funciona basicamente com um kernel adaptado para otimizar o acesso das máquinas virtuais aos drivers (recursos de E/S), enquanto o VMM continua gerenciando o compartilhamento de memória e processador. Isso se dá através de um núcleo modificado que, trabalhando em conjunto com o hypervisor, é capaz de executar as instruções diretamente na CPU. A Figura 29 mostra como as instruções são direcionadas, ilustrando o esquema de funcionamento do Xen. Kernel Modificado Executa no VMM SO Convidado Modificado Drivers Virtuais SO Convidado Modificado Drivers Virtuais Drivers Físicos Executa Direto Gerenciamento de Processador e Memória Dispositivos de E/S Processador Memória Figura 29: Funcionamento da paravirtualização no Xen Embora menos utilizado que o VMWare que é mais fácil de implementar mas tem um desempenho menor o Xen também vem ganhando espaço por ser uma solução mais barata que a primeira. 45

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