Introdução. Sistemas Operacionais. Introdução. Roteiro (1 / 2) Por que Máquinas Virtuais Existem? Roteiro (2 / 2)

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1 Sistemas Operacionais O termo máquina virtual foi descrito na década de 60 como uma abstração de software que enxerga um sistema físico. Aula 7 Máquinas Virtuais Prof. Othon Marcelo Nunes Batista Mestre em Informática 1 de 27 Um exemplo é a Java Virtual Machine (JVM) que não virtualiza um sistema Uma máquina virtual é um computador fictício criado por um software. 4 de 27 Roteiro (1 / 2) Por Que Máquinas Virtuais Existem? Máquinas Virtuais de Tipo I ou Nativa Máquinas Virtuais de Tipo II ou Convidada Uma máquina virtual é um ambiente criado por um Monitor de Máquina Virtual (VMM), ou hypervisor. Uma maneira de definir um VMM: um S.O. para executar S.O. 2 de 27 5 de 27 Roteiro (2 / 2) no Processo de Ensino Algumas Máquinas Virtuais Disponíveis Os sistemas de computadores são projetados com três componentes: hardware, S.O. e aplicações. Aplicações Sistema Operacional Hardware Recebe a solicitação das operações (chamadas de sistema) e controla o acesso ao hardware. Executa as operações solicitadas pelas aplicações. 3 de 27 6 de 27

2 Os S.O. e as aplicações são projetados para aproveitar o máximo possível do hardware. Usando os serviços oferecidos por uma determinada interface de sistema, a camada de virtualização constrói outra interface de mesmo nível, de acordo com as necessidades dos componentes do sistema que farão uso dela. Projetistas de hardware e S.O. trabalham separadamente de forma independente. A nova interface de sistema, vista por meio desta camada de virtualização, é a máquina virtual. 7 de de 27 Aplicações escritas para uma plataforma não rodam em outras. Máquina virtual rodando Windows em um hardware para o qual ele não foi projetado. 8 de de 27 A utilização de máquinas virtuais possibilita uma solução a este problema através de uma camada de software. Uma ambiente de máquina virtual é formado por três componentes básicos. OOsistema sistemavirtual virtualque queexecuta executa sobre sobreoosistema sistemavirtualizado. virtualizado. AAcamada camadade devirtualização virtualizaçãoque que constrói constróias asinterfaces interfacesvirtuais virtuaisaa partir da interface partir da interface OOsistema sistemareal realque quecontém contémos os recursos recursosreais reaisde dehardware hardwareee software softwaredo dosistema. sistema. 9 de de 27

3 Máquinas Virtuais de Tipo I ou Nativa O monitor tem o controle do hardware e cria um ambiente de máquinas virtuais. A construção de máquinas virtuais é bem mais complexa do que pode parecer. Cada máquina virtual comporta-se como uma máquina física completa. Quando os conjuntos de instruções do sistema real e do sistema virtual são diferentes, é necessário usar as instruções da máquina real para simular as instruções da máquina virtual. O resultado da virtualização completa da máquina é um conjunto de computadores virtuais executando sobre o mesmo sistema físico. 13 de 27 Máquinas Virtuais de Tipo II ou Convidada O monitor executa sobre um sistema anfitrião. Conjuntos de instruções do sistema real e do sistema virtual são diferentes: A maior diferença deste monitor para o do tipo I é a existência de um sistema abaixo deste. as instruções da máquina real são usadas para simular as instruções da máquina virtual; os recursos de hardwares virtuais são mapeados sobre os recursos da máquina real; O monitor simula todas as operações que o sistema anfitrião controlaria. as chamadas de sistema das aplicações do sistema convidado são mapeadas em chamadas equivalentes no sistema real quando os sistemas operacionais real e virtual são distintos. 14 de 27 Há duas abordagens básicas para a construção de sistemas de máquinas virtuais. As estratégias mais usadas para virtualização são: oomonitor monitoréé entre entreoo hardware hardwareeeos os sistemas sistemas convidados convidados 16 de 27 oomonitor monitoréé como comoum um processo processodo do sistema sistema operacional operacional 15 de de 27 virtualização total; paravirtualização; recompilação dinâmica. 18 de 27

4 Recompilação Dinâmica O monitor traduz o código original para um código que pode ser entendido nativamente pelo hardware. O código pode ser adequado durante a execução para que o ambiente original do programa seja refletido. Um exemplo claro é a linguagem Java. 19 de 27 Virtualização Total 22 de 27 Na virtualização total, uma estrutura completa de hardware é virtualizada. As máquinas virtuais são utilizadas por exemplo para processamento distribuído e segurança. O sistema virtualizado não sofre qualquer tipo de alteração, o que é o principal benefício desta estratégia de virtualização. Um outro uso é a consolidação de servidores. A execução é lenta e o monitor precisa implementar alternativas para executar operações privilegiadas em processadores que não suportam virtualização. 20 de 27 Paravirtualização Na paravirtualização o sistema virtualizado sofre modificações para que a interação com o monitor seja eficiente. Vantagens decorrentes do uso de máquinas virtuais (1 / 2): facilitar o aperfeiçoamento e teste de novos S.O.; A portabilidade é diminuída, mas, mesmo assim, o sistema convidado consegue acessar o hardware diretamente. auxiliar o ensino de S.O. e programação; permitir a execução de vários S.O.; simular configurações e situações diferentes; O monitor fornece ao sistema convidado todos os limites do sistema, como, por exemplo, endereços de memória ou disco que podem ser utilzados. 23 de 27 simular alterações e falhas no hardware; garantir portabilidade de aplicações legadas; 21 de de 27

5 Vantagens decorrentes do uso de máquinas virtuais (2 / 2): desenvolver novas aplicações para diversas plataformas; diminuir o custo com hardware; facilitar o gerenciamento, a migração e a replicação de computadores, aplicações ou S.O.; fornecer um serviço dedicado para um cliente específico com segurança e confiabilidade. 25 de 27 no Processo de Ensino O Uso de máquinas virtuais no ambiente de ensino torna o processo versátil e gera um custo menor. Por exemplo, em um curso de administração de S.O., os alunos podem utilizar computadores singelos (thin clients), e um servidor potente seria adquirido para hospedar e executar as máquinas virtuais. 26 de 27 Algumas Máquinas Virtuais Disponíveis 27 de 27

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