Curso de Engenharia de Computação VIRTUALIZAÇÃO DE SERVIDORES UTILIZANDO XEN

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1 i Curso de Engenharia de Computação VIRTUALIZAÇÃO DE SERVIDORES UTILIZANDO XEN Tiago Schievenin Gonçalves Itatiba São Paulo Brasil Dezembro de 2008

2 ii Curso de Engenharia de Computação VIRTUALIZAÇÃO DE SERVIDORES UTILIZANDO XEN Tiago Schievenin Gonçalves Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Ms. Sidney Pio Campos, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Ms. Sidney Pio Campos Itatiba São Paulo Brasil Dezembro de 2008

3 iii VIRTUALIZAÇÃO DE SERVIDORES UTILIZANDO XEN Tiago Schievenin Gonçalves Monografia defendida e aprovada em 11 de dezembro de 2008 pela Banca Examinadora assim constituída: Prof Ms. Sidney Pio de campos (Orientador) USF Universidade São Francisco Itatiba SP. Prof Ms. Alencar Mello Junior (Membro Interno) USF Universidade São Francisco Itatiba SP. Prof Ms. José Aparecido Carrilho (Membro Interno) USF Universidade São Francisco Itatiba SP.

4 iv Ao meu pai José Ap. Gonçalves que infelizmente não pode estar aqui e ver-me concluir esta etapa da minha vida. A minha mãe Maria de Fatima S. Gonçalves que sempre esteve do meu lado. A minha noiva Melissa Gonçalves, que me deu força nas horas difíceis. A toda minha família que sempre me apoiou.

5 v.agradecimentos Agradeço primeiramente a meu pai que me deu a oportunidade de estar cursando uma Universidade. Agradeço a Deus por ter me dado saúde e força para que tudo em minha vida se realize. Agradeço minha mãe que esteve sempre do meu lado em todos os momentos dessa caminhada. Agradeço a minha noiva Melissa que me ajudou muito nas horas de dificuldades que passei. Agradeço a minha família que me deu apoio em todos os momentos da minha vida.

6 vi Sumário Lista de Siglas... viii Lista de Figuras... ix Resumo... x Abstract... x 1 INTRODUÇÃO Virtualização Máquinas virtuais Objetivos Organização do trabalho TÉCNICAS DE VIRTUALIZAÇÃO Virtualização total (completamente virtualizado) Paravirtualização SOFTWARES PARA VIRTUALIZAÇÃO VMware Virtualbox Qemu XEN História do Xen Funcionamento do Xen Virtual Machine Monitor (VMM) Cenários de uso Consolidação de servidores Plano de contingência Ambiente de testes CENÁRIO PARA TESTES Cenário 1: Ambiente com SO convecional Cenário 2: Uma única máquina virtual em execução Cenário 3: Quatro máquinas virtuais em execução Ferramentas para testes Sysbench Tiobench RAMSpeed Iperf Servidores virtualizados RESULTADOS... 14

7 vii 6.1 Disco CPU Memória Rede CONCLUSÃO Contribuições Extensões Apêndice 1 Dados para geração dos gráficos Referências Bibliográficas... 23

8 viii Lista de Siglas BIOS CPU DHCP DNS GB KB MB PC SO TCP TI UDP USB VM VMM VT Boot Input Output System Central Processing Unit Dynamic Host Configuration Protocol Domain Name Server Giga Bytes Kilo Bytes Mega Bytes Personal Computer Sistema Operacional Transmission Control Protocol Tecnologia da Informação User Datagram Protocol Universal Serial Bus Virtual Machine Virtual Machine Monitor Virtualization Technology

9 ix Lista de Figuras FIGURA 1 FECHANDO UM MÉTODO DE VIRTUALIZAÇÃO... 3 FIGURA 2 - VIRTUALIZAÇÃO TOTAL... 4 FIGURA 3 PARAVIRTUALIZAÇÃO... 5 FIGURA 4 - GERENCIADOR DE MÁQUINA VIRTUAL... 7 FIGURA 5 - GRÁFICO DOS TESTES DE DISCO FIGURA 6 - GRÁFICO DOS TESTES DE CPU FIGURA 7 - GRÁFICO DOS TESTES DE ESCRITA DE MEMÓRIA FIGURA 8 - GRÁFICO DOS TESTES DE LEITURA DE MEMÓRIA FIGURA 9 - GRÁFICO DOS TESTES DE REDE... 18

10 x GONÇALVES, Tiago Schievenin.Virtualização de servidores utilizando Xen Monografia (Bacharelado em Engenharia de Computação) Curso de Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, Câmpus de Itatiba. Resumo Esta monografia tem por objetivo discutir sobre virtualização utilizando o software livre Xen, demonstrar o funcionamento de um sistema virtualizado e efetuar testes para análise de performance das máquinas virtuais. As máquinas virtuais foram criadas utilizando o método da virtualização completa. Foram feitos testes de disco, memória, processamento e rede. Os resultados dos testes deste trabalho mostram que houve uma queda de desempenho nas máquinas virtuais em relação a uma máquina com o sistema operacional instalado de forma convencional, porém essa queda não causa grandes impactos nos servidores que foram virtualizados para o desenvolvimento deste trabalho. PALAVRAS-CHAVE: Virtualização, Xen, Máquinas virtuais, Sistema operacional, Linux. Abstract This monograph intends to discuss of virtualization using open source software Xen, demonstrate how a virtualized system works and make perform tests to analyze the virtual machines. The virtual machines were created using the method called full virtualization. The tests were made on disk, memory, processing and network. The tests results of this study show that there was a drop in performance on virtual machines related to a machine with the operating system installed conventional, but this drop does not cause major impacts on servers that have been virtualizing for the development of this work. KEY WORDS: Virtualization, Xen, Virtual machines, Operational system, Linux.

11 1 1 INTRODUÇÃO Nos dias atuais as empresas têm necessidade de gerar, receber e enviar informações a todo momento; por isso a área de TI (Tecnologia da Informação) assumiu um lugar de extrema importância dentro das organizações. A TI deixou de ser apenas um departamento que gera custo para a empresa e passou a ser um ponto estratégico nas organizações. Atualmente há necessidade de a empresa ter uma alta disponibilidade, ou seja, estar operando vinte e quatro horas por dia, sete dias por semana. Mesmo diante desses fatos, os departamentos de TI são pressionados a deixar uma infra-estrutura cada vez melhor e ainda reduzir custos. Nos datacenters atuais nos deparamos com uma série de máquinas, sendo que em que cada máquina roda uma aplicação específica, gerando, com isso, gastos com energia elétrica, aquisição e manutenção dos hardwares e reduzindo ainda o espaço físico. Um outro motivo relevante que ajudou a alavancar a virtualização é que a maioria dessas máquinas não utilizam todos os seus recursos; em média as máquinas utilizam de 5% a 35% de sua capacidade [1]. Com a virtualização, esses hardwares devem ser otimizados, ou seja, em um único hardware haverá máquinas virtuais com outros sistemas operacionais instalados rodando aplicações diversas, assim, a utilização do hardware será maior, reduzindo o número de máquinas e conseqüentemente reduzindo os custos citados anteriormente. O que vem motivando empresas e administradores de datacenter a aderirem à virtualização é a redução de custo em aquisição e manutenção de hardware, redução do consumo de energia elétrica, melhor aproveitamento do espaço físico, melhor aproveitamento dos recursos de hardware, facilidade ao migrar ambientes, possibilidade de utilizar sistemas operacionais que não possuam compatibilidade com o hardware sobre o mesmo, entre outros. 1.1 Virtualização Virtualização consiste em configurar em um único hardware real vários hardwares virtuais, ou seja, em uma única máquina real existirão diversas máquinas virtuais.

12 2 A técnica de virtualização ao contrário do que muita gente pensa, não é algo novo; esta tecnologia teve origem na década de 60 quando a IBM desenvolveu e implementou máquinas virtuais. Além de se obter um melhor aproveitamento do alto poder computacional dos computadores modernos, a virtualização é utilizada como uma forma de interligar tecnologias [2]. A virtualização vem sendo adotada cada vez mais nos meios corporativos, dentre as vantagens da virtualização pode-se destacar a redução de custos e a portabilidade [3]. 1.2 Máquinas virtuais Pode-se definir uma máquina virtual como sendo uma cópia totalmente protegida e isolada de um sistema computacional físico [4]. A máquina virtual também pode ser definida como uma máquina abstrata, que permite que uma máquina real seja particionada de tal modo que diversos sistemas operacionais sejam executados ao mesmo tempo [5]. 1.3 Objetivos O objetivo deste trabalho é explorar a virtualização com enfoque em virtualização de servidores para aplicações diversas, verificar os benefícios que ela pode trazer para empresas e administradores, efetuar testes de desempenho, demonstrar o funcionamento utilizando uma máquina com hardware comum (hardware da arquitetura x86 - PC), o sistema operacional Linux e o software de virtualização Xen, sendo que estes são softwares livres. 1.4 Organização do trabalho No capitulo 2 serão descritas duas técnicas de virtualização suportadas pelo Xen e as características de cada uma delas. No capitulo 3 serão apresentados softwares livres de virtualização e os prós e contras de cada um deles. No capitulo 4 será apresentado o software que foi utilizado para o desenvolvimento deste trabalho, o Xen: a sua história, seu

13 3 funcionamento e os possíveis cenários para sua utilização. No capitulo 5 serão descritos os cenários utilizados para os testes: são três cenários diferentes, sendo que as características de cada cenário serão descritas neste capítulo, assim como as ferramentas utilizadas para a execução dos testes, os chamados benchmarks, que foram utilizados na execução dos testes da máquina real e das máquinas virtuais. No capitulo 6 serão apresentados os resultados obtidos em forma de gráficos, os quais mostram o desempenho das máquinas testadas. No capitulo 7 é apresentada a conclusão deste trabalho. 2 TÉCNICAS DE VIRTUALIZAÇÃO As técnicas de virtualização podem ser utilizadas de acordo com as necessidades de cada aplicação e de cada ambiente, serão descritas abaixo as duas técnicas suportadas pelo Xen que são a virtualização total e a paravirtualização. A figura 1 mostra os métodos de virtualização que podem ser utilizados para a criação das máquinas virtuais. Figura 1 Fechando um método de virtualização

14 4 2.1 Virtualização total (completamente virtualizado) Na virtualização total uma estrutura completa de hardware é virtualizada [6]. É criado BIOS, memória e disco, assim o sistema a ser virtualizado não precisa sofrer nenhum tipo de modificação. A principal vantagem da virtualização total é o fato de o sistema convidado não sofrer alteração [6]. A virtualização total deve ser utilizada se o hardware real for equipado com um processador que suporte a virtualização nativamente, pois em processadores que não tem suporte a virtualização, o sistema virtualizado é executado de forma mais lenta. Para processadores Intel o processador deve possuir a tecnologia Vanderpool (Intel-VT), para processadores AMD o processador deve ter a tecnologia Pacifica (AMD-V). A figura 2 representa o diagrama clássico da virtualização total. Figura 2 - Virtualização Total 2.2 Paravirtualização Na paravirtualização a máquina virtual não simula o hardware; o sistema a ser virtualizado necessita de modificações para que as interações de máquinas virtuais seja mais eficiente [6]. Embora o sistema a ser virtualizado necessite de alterações, o acesso das máquinas virtuais aos recursos de hardware como endereços de memória e endereçamento de disco é

15 5 feito diretamente pelo sistema virtualizado, sendo que esses acessos são somente monitorados pelo VMM; havendo um ganho de performance nas máquinas virtuais, sendo essa a principal vantagem de se utilizar sistemas paravirtualizados [6]. A figura 3 mostra o diagrama clássico da paravirtualização. Figura 3 Paravirtualização 3 SOFTWARES PARA VIRTUALIZAÇÃO Os softwares de virtualização são capazes de criar um ambiente por meio de um monitor de máquinas virtuais (VMM), que é uma camada que fica entre o SO hospedeiro (sistema operacional no qual se encontra instalado o VMM e é responsável por hospedar as máquinas virtuais) e as máquinas virtuais; este monitor pode criar diversas VM independentes umas das outras. Atualmente, no mercado, há diversos softwares para virtualização; existem softwares comerciais, ou seja, softwares que necessitam de licença para serem utilizados e os softwares livres, que podem ser adquiridos na internet e serem utilizados. Entre os softwares de virtualização comercial destacam-se o SUN VM e o IBM VM, porém, ambos necessitam de hardwares específicos para serem instalados, tornando assim, em muitos casos, inviável a implementação, por se tratar de hardwares muito caros. Os softwares livres para virtualização vêm cada vez mais atraindo administradores e empresas, pois muitos desses softwares podem ser instalados em diversas plataformas de hardware (x86, x86_64 e etc), em vários sistemas

16 6 operacionais (Linux, Windows, OpenSolaris e etc.) e também vêm se mostrando capazes de atender demandas de grandes empresas com confiabilidade, segurança e disponibilidade. Entre os softwares livres para virtualização podemos destacar o Xen, VirtualBox, Qemu e VMware. A seguir são apresentadas algumas descrições de softwares livres para virtualização. 3.1 VMware O VMware é um dos virtualizadores mais conhecidos no mercado, possui uma versão proprietária chamada de VMware Infrastructure para virtualização e o Virtual Center para a administração de máquinas virtuais [7]. Há também uma versão livre do VMware, o VMware Workstation, porém esta versão somente faz a emulação de máquinas, ou seja, virtualização completa. Esta versão atualmente é mais utilizada em desktops. 3.2 Virtualbox O VirtualBox foi desenvolvido pela Innotek e recentemente foi adquirido pela SUN, porém, o VirtualBox está disponível em duas versões: uma versão proprietária e uma versão gratuita. A diferença entre as duas versões é o suporte USB (Universal Serial Bus) e a funcionalidade de desktop remoto, ambos presentes na versão proprietária [8]. O VirtualBox está mais presente na categoria de virtualização de desktops e vem cada vez mais sendo utilizado em desktops. 3.3 Qemu Qemu é um software livre que permite a virtualização total de um sistema PC. O Qemu é um hypervisor (VMM) e é semelhante a projetos como o VMware Worksation e VirtualBox, está mais presente na virtualização de desktops, porém, em relação aos softwares citados acima, esse virtualizador tem uma grande vantagem que é o aumento de velocidade na plataforma x86, por meio de um acelerador [9]. Esse projeto foi criado por Fabrice Bellard.

17 7 4 XEN O projeto Xen tem como objetivo proporcionar uma infra-estrutura global de computação distribuída[3]. O Xen desempenha uma função chave nesse escopo, permitindo que uma única máquina seja eficientemente dividida para permitir que clientes independentes executem seus sistemas operacionais e aplicações dentro de um ambiente. Este ambiente oferece proteção e isolamento de recursos. Atualmente o Xen vem sendo utilizado com maior freqüência na área de virtualização de servidores [10]. A figura 4 mostra o gerenciador de máquina virtual, com as máquinas virtuais em execução. Figura 4 - Gerenciador de Máquina Virtual 4.1 História do Xen O Xen foi desenvolvido por um grupo de pesquisadores da Universidade de Cambridge. A primeira versão do Xen foi liberada em outubro de Desde então o Xen tem se tornado cada vez mais estável e hoje é usado em muitos ambientes de produção[3]. Em 2007 o projeto Xen foi adquirido pela Citrix System Inc.[11].

18 8 4.2 Funcionamento do Xen A infra-estrutura de virtualização por Xen funciona de maneira um pouco diferente de outras soluções de virtualização. Enquanto em softwares como VirtualBox e VMware Workstation existe o conceito de máquinas hospedeiras (hosts) e hospedadas (guests), no Xen são utilizados outros conceitos. Primeiramente, antes de que qualquer sistema operacional seja carregado na máquina real é inicializado um componente chamado hypervisor também conhecido como VMM. O hypervisor se encarregará de controlar os recursos de memória, processamento e comunicação das máquinas virtuais. No Xen as máquinas virtuais são chamadas de domínios ou somente de dom. O hypervisor não consegue realizar qualquer interação com o usuário, por isso é necessário que exista um sistema inicial para ser invocado pelo hypervisor. E esse sistema é chamado de dominio0 (zero) ou dom0. Não há diferença entre o sistema instalado de modo convencional e o sistema instalado em modo dom0, exceto o fato de que o kernel do dom0 deve ser capaz de operar com o hypervisor. O hypervisor não possui drivers de dispositivo, a comunicação com dispositivos de disco, rede, USB, etc. é feita diretamente pelo dom0. O dom0 será responsável por controlar as demais máquinas virtuais, chamadas de domu. Essas são assim chamadas por não possuírem os mesmos privilégios do dom0 (a letra U representa o termo em inglês Unprivileged, ou seja, desprivilegiada). As máquinas virtuais domu são criadas, iniciadas e interrompidas pelo dom0, mas também se comunicam diretamente com o hypervisor, que, conforme dito anteriormente, controla os recursos de memória e processador; já para os demais itens de hardware, são compartilhados os drivers do dom0. Desta forma, todos os dispositivos compatíveis com dom0 poderão ser utilizados pelas máquinas virtuais domu, mesmo que sejam sistemas operacionais diferentes[3]. No Xen pode se virtualizar de duas maneiras: por meio da paravirtualização e da virtualização completa. 4.3 Virtual Machine Monitor (VMM) O Virtual Machine Monitor é um componente de software que hospeda as máquinas virtuais [12]. O VMM é responsável pela criação das máquinas virtuais, virtualização e

19 9 controle dos recursos compartilhados pelas máquinas virtuais, tais como processadores, dispositivos de entrada e saída, memória, armazenagem. Também é função do VMM escalonar qual máquina virtual vai executar a cada momento; é semelhante ao escalonador de processos do Sistema Operacional [13]. 4.4 Cenários de uso A virtualização pode ser utilizada para diferentes cenários, desde cenários mais simples como a virtualização de um PC para uso acadêmico ou em até grandes ambientes corporativos inteiros que rodam diversas aplicações e necessitam de alta disponibilidade. Abaixo são descritos cenários utilizados atualmente, porém, vale lembrar que não há receita e nem um cenário padrão para se virtualizar. A virtualização pode ser utilizada em diversos tipos de cenários dependendo da necessidade de cada administrador e de cada empresa Consolidação de servidores É comum ter-se um servidor por serviço para se garantir uma maior disponibilidade dos serviços na rede. Caso um servidor venha a parar, somente afetará um serviço da rede. Porém, a utilização dos recursos de hardware de um servidor é muito baixa, o que mostra uma subutilização das máquinas. A idéia de consolidar servidores é utilizar os recursos de hardware de maneira mais efetiva, ou seja, colocar os serviços disponíveis na rede somente em um servidor e otimizar sua utilização. Assim, com este novo cenário, aumentar a produtividade da infra-estrutura, melhorar o gerenciamento do ambiente, diminuir o uso de recursos financeiros e ainda aumentar o espaço físico do datacenter Plano de contingência É possível se ter um ambiente de virtualização como um plano de contingência, é somente um ambiente de emergência, caso haja um desastre no ambiente de produção, o ambiente virtualizado como plano de contingência entra em operação para evitar que

20 10 organizações inteiras fiquem paradas. Esse ambiente diminui custos em aquisição, melhora o espaço físico do datacenter e facilita a administração do ambiente de contingência Ambiente de testes Para poder fazer testes mais seguros empresas tem adotado dois ambientes, o ambiente de produção e o chamado ambiente de testes. Administradores e desenvolvedores estão a todo momento efetuando testes em suas aplicações com o intuito de melhorar alguns processos. Com um ambiente de testes virtualizado pode se economizar espaço físico no datacenter e ainda efetuar testes de forma segura sem riscos ao ambiente de produção. Caso o software que está sendo testado venha a afetar o sistema operacional, pode-se voltar o backup da máquina virtual e deixá-la disponível em pouco tempo. 5 CENÁRIO PARA TESTES Foram adotados para testes três cenários distintos, a saber que o cenário 1 é o ambiente com o SO instalado de forma convencional; o SO é carregado com o kernel sem suporte a virtualização e não há nenhuma máquina virtual sendo executada. No cenário 2 é executada somente uma única máquina virtual sobre a máquina hospedeira, o SO hospedeiro é inicializado com o kernel com suporte a virtualização e uma única máquina virtual fica em execução durante os testes. E no cenário 3 quatro máquinas virtuais são executadas simultaneamente, o SO hospedeiro já é carregado com o kernel com suporte a virtualização e todas as máquinas virtuais são inicializadas e ficam em execução durante os testes. Foram efetuados testes de acesso ao disco, acesso à memória, utilização da CPU e performance de rede, utilizando benchmarks em cada um dos cenários citados acima. 5.1 Cenário 1: Ambiente com SO convecional No cenário 1 os testes foram feitos em um ambiente não virtualizado; o sistema operacional utilizado foi o Linux Fedora Core versão 7.0. O SO está instalado com os serviços

21 11 básicos de um SO Linux (Sistema X, Servidor SSH, Crontab, entre outros) e os benchmarks utilizados para os testes. Este cenário tem a seguinte configuração: SO: Fedora Core 7 Kernel fc7 Processador Intel Core2duo E8400 Memória: 512 MB Disco: 80 GB com duas partições o sda: 75 GB sistema de arquivos ext3 o sdb: 2048 MB área de swap 5.2 Cenário 2: Uma única máquina virtual em execução No cenário 2 há somente uma única máquina virtual em execução, esta está instalada com o SO Debian na versão 4 e executa tarefas básicas de um sistema operacional Linux (Servidor X, SSH Server, Crontab, entre outros). Esta máquina virtual apresenta as seguintes configurações de hardware: VMM: Xen 3.1 SO Hospedeiro: Fedora Core 7 com kernel fc7xen SOs Hóspedes: Debian 4, kernel Memória da VM: 512 MB Discos virtuais: o hda: 3.5 GB sistemas de arquivos ext3 o hda1: 512 MB area de swap 5.3 Cenário 3: Quatro máquinas virtuais em execução No cenário 3 existem quatro máquinas virtuais sendo executadas ao mesmo tempo. Três dessas máquinas virtuais estão instaladas com o SO Linux Debian versão 4 e uma máquina instalada com o Linux Fedora Core versão 6. Todas as máquinas executam tarefas básicas de um sistema operacional Linux (SSH Server, Crontab entre outros). As máquinas virtuais

22 12 foram criadas através de uma ferramenta chamada Virtual Machine Manager, uma ferramenta que já é instalada juntamente com o Xen. A versão do kernel utilizada foi a versão fc7xen e a versão do Xen utilizada foi a versão 3.1. Todas as máquinas virtuais apresentam a mesma configuração de hardware, portanto todas elas tem a mesma quantidade de memória e disco. O cenário 3 apresenta a seguinte configuração: VMM: Xen 3.1 SO Hospedeiro: Fedora Core 7 com kernel fc7xen SOs Hóspedes: Debian 4, kernel e Fedora Core 6 kernel Memória das VMs: 512 MB Discos virtuais: o hda: 3.5 GB sistemas de arquivos ext3 o hda1: 512 MB area de swap 5.4 Ferramentas para testes Os testes executados neste trabalho foram realizados utilizando-se ferramentas e aplicações desenvolvidas para testar o desempenho dos sistemas operacionais, os chamados benchmarks. Existem benchmarks comerciais, ou seja, que necessitam ser comprados para poderem ser utilizados e os bechmarks opensource, que são softwares livres, ou seja, não há necessidade de compra de sua licença, simplesmente pode-se instalá-lo e utilizá-lo. Todos os benchmarks escolhidos foram opensource. Segue uma breve descrição dos benchmarks utilizados Sysbench O Sysbench foi projetado para medir parâmetros importantes de um sistema operacional em execução [14]. O Sysbench pode executar diversos tipos de testes, entre eles, performance

23 13 de CPU, performance de E/S de arquivos, velocidade de transferência da memória entre outros. Os testes realizados com o Sysbench neste trabalho foram os testes de performance de CPU das máquina virtuais e da máquina real Tiobench O Tiobench foi desenvolvido especialmente para medir desempenho de sistemas de arquivos em quatro operações básicas: leitura sequencial, leitura aleatória, escrita sequencial e escrita aleatória [15]. Neste trabalho foi utilizado o Tiobench para medir o E/S das máquinas com sistema operacional instalado de forma convencional e os sistemas operacionais instalados nas máquinas virtuais RAMSpeed O RAMSpeed é um software livre de linha de comando desenvolvido para medir o tamanho do cache e a performance da memória de sistemas computacionais [16]. Para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizado o RAMSpeed para medir o desempenho de memória da máquina com sistema operacional instalado de forma convencional e o das máquinas virtuais Iperf Iperf é um software livre desenvolvido para fazer ánalise de performance de banda e cálculo de perda de datagramas na rede [17]. O Iperf utiliza o modelo cliente/servidor e pode fazer testes utilizando os protocolos TCP e UDP e também pode lidar com múltiplas conexões simultâneas. Para o desenvolvimento deste trabalho o Iperf foi utilizado para medir o desempenho de rede da máquina com sistema operacional instalado de forma convencional e o das máquinas virtuais.

24 Servidores virtualizados Atualmente, na maioria das empresas é comum ter diversos servidores, ou seja, diversas máquinas disponibilizando uma série de serviços. Os mais comuns são DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), DNS (Domain Name Server), servidor de arquivos, servidor de banco de dados, servidores de aplicação, servidores web, entre outros. Nas máquinas virtuais criadas foram configurados quatro serviços, sendo que cada um dos serviços é executado em uma máquina virtual. Os serviços configurados foram o de DNS, DHCP, servidor de arquivos e servidor Web. Todos os serviços foram configurados utilizando-se software livres. 6 RESULTADOS Foram efetuados testes utilizando os cenários descritos no capítulo 5; abaixo serão mostrados os resultados obtidos. A seguinte metodologia foi utilizada para os testes: cada teste tinha de ser repetido três vezes, os resultados que serão mostrados abaixo são uma média de cada teste. Os gráficos foram obtidos com os dados citados no apêndice Disco Para os testes de disco foi utilizado o benchmark Tiobench. As máquinas virtuais tiveram um desempenho bem inferior em relação as máquinas reais para leitura, tanto na leitura randômica quanto na leitura sequencial; já na escrita randômica e sequencial praticamente não houve perda de desempenho, pois a gravação ocorre de forma assíncrona, ou seja, ocorre a bufferização tornando a gravação no disco mais rápida nas máquinas virtuais. Para os serviços propostos no tópico 5.5 as máquinas virtuais com este desempenho podem ser utilizadas sem que haja grande degradação na performance. A figura 5 demonstra graficamente os testes de disco.

25 15 Figura 5 - Gráfico dos testes de disco 6.2 CPU Os testes de CPU foram executados utilizando o benchmark Sysbench. Os testes de desempenho de CPU mostraram que realmente há um compartilhamento da CPU entre as máquinas virtuais, pois quando o teste foi executado no sistema operacional instalado de forma convencional o resultado foi praticamente quatro vezes mais rápido do que as máquinas virtuais executadas de forma simultânea, ou seja, há um compartilhamento da CPU entre as máquina virtuais. Já quando o teste foi executado em uma única máquina virtual em execução o resultado foi satisfatório, pois a máquina fica equivalente a uma máquina com o sistema operacional instalado de forma convencional equipada com o processador da Intel Pentium 4. Esses resultados mostraram que uma máquina virtual tem um desempenho equivalente a uma máquina com um processador Pentium 4. Para os serviços propostos no tópico 5.5 as máquinas virtuais com este desempenho podem ser utilizadas, pois os serviços configurados não consomem muitos recursos da CPU, o que não prejudica a performance desses serviços em um ambiente virtualizado. A figura 6 demonstra graficamente os testes de CPU.

26 16 Figura 6 - Gráfico dos testes de CPU 6.3 Memória Os testes de memória foram executados utilizando o benchmark RAMSpeed. Nos testes de leitura de memória os resultados encontrados mostraram que a máquina virtual única sempre obteve melhor desempenho que as máquinas virtuais simultâneas durante quase todo o teste, porém, essa queda de desempenho nas máquinas virtuais executadas simultaneamente não foi muito grande, o que mostra que o acesso a memória feitos pelas máquinas virtuais ocorre simultaneamente. Já a máquina real esteve sempre com melhor desempenho que as máquinas virtuais, porém, a partir do bloco com tamanho 2048 kb a máquina virtual única passou a ser mais rápida que a máquina real. Nos testes de escrita de memória as máquinas virtuais estiveram com uma performance pior que a máquina real até o bloco com tamanho 1024; após este bloco as máquinas virtuais tiveram uma melhor perfomance encerrando os testes com um desempenho praticamente igual ao da máquina real. Com esse resultados obtidos, pode-se concluir que o acesso a memória é feito de forma simultânea pelas máquinas virtuais. Para os serviços propostos no tópico 5.5 não há grande impacto essa queda mostrada nos testes, porém, para aplicações que necessitam de memória como por exemplo banco de dados pode haver degradação da performance.

27 17 As figuras 7 e 8 representam os gráficos dos testes de escrita de memória e dos testes de leitura de memória respectivamente. Figura 7 - Gráfico dos testes de escrita de memória Figura 8 - Gráfico dos testes de leitura de memória