Unidade III FUNDAMENTOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS Prof. Victor Halla
Conteúdo Arquitetura de Processadores: Modo Operacional; Velocidade; Cache; Barramento; Etc. Virtualização: Maquinas virtuais; Gerenciamento de Recursos Virtuais; i
Arquitetura de processadores Atualmente os processadores podem ser divididos em 2 arquiteturas: 32 bits (i386 e x86); 64 bits (x86_64); Processadores antigos utilizam 8 e 16 bits; Outras arquiteturas como ia64 (HP Itanium) ou mesmo o PPC (PowerPc utilizado no Mac); Representa a quantidade de dados que o processador consegue trabalhar de cada vez;
Diferenças 16, 32 e 64 bits Com 16 bits um processador pode manipular um número de valor até 65.535; Com 32 bits um processador pode manipular um número de valor até 4.294.967.296; Com 64 bits um processador pode manipular um número de valor até 18.446.744.073.709.551.616; Se um processador de 16 bits precisar fazer um operação com o numero 100.000, ele precisará fazer em duas vezes;
Diferenças 16, 32 e 64 bits Versões de 64 bits podem utilizar mais memória reduzindo o tempo despendido na permuta de processos para dentro e para fora da memória;
Problemas entre 32 e 64 bits Alguns processadores como o Itanium não suportam sistema operacionais 32 bits, assim apenas aplicações 64 bits podem ser executadas sobre esta plataforma!
Características do núcleo Atualmente processadores podem ter 1 ou mais núcleos; Não equivale a ter dois processadores simultâneos mas produz um resultado parecido;
Cache de memória No lobo temporal do cérebro, os seres humanos armazenam as informações recentes, como as mais utilizadas diariamente. Por exemplo, se alguém pergunta quanto é 2+2, a resposta vem logo à ponta da língua: 4 Entretanto, se alguém quiser o resultado exato da raiz quadrada de 111 é muito provável que não obtenha a resposta de imediato. Todos os computadores, a partir do 486, possuem memória cache no próprio processador.
Interatividade Qual a principal vantagem do uso de processadores 64 bits? a) Menor consumo de energia; b) Consegue executar mais tarefas simultaneamente; c) Um editor de texto pode ter seu desempenho aumentando em 50%; d) Pode processar muito mais dados em um ciclo; e) NDA
Barramento, clock Indicar onde se encontram os dados a serem processados ou para onde devem ser enviados; Atividades necessitam de sincronização, assim o clock atua como um sinal de sincronização; A medição do clock é feita em hertz (Hz); O barramento possui um clock diferente do processador;
Conjunto de instruções Um conjunto de instruções é uma lista de todas as instruções, e todas suas variações, que um processador (ou, no caso de uma máquina virtual, um intérprete) pode executar; Aritmética, como somar e subtrair. Instruções de lógica, como E, OU, e NÃO. Instruções de dados, como mover-se, entrada, saída, carregar e armazenar; Instruções de controle de fluxo, tais como goto, se... Goto, chamada e retorno
Compatibilidades A escolha do processador deve ser uma das primeiras decisões de quem vai comprar um computador novo, pois dela depende a seleção de outros componentes como a placa-mãe e a memória; A placa-mãe é uma placa de circuito impresso que serve como base e é responsável pela instalação e comunicação de todos os demais componentes, entre eles o processador, a memória RAM, as placas controladoras, o bios, a bateria, o chipset, os conectores, os circuitos de apoio, etc
Compatibilidades Processadores 386 eram soldados ou encaixados em soquetes de pressão; Processadores 486 marcou a introdução dos soquetes ZIF (Zero Insertion Force);
Dispositivos móveis Um processador móvel é um processador central projetado para economizar energia. Pode ser encontrado nos computadores portáteis e telefones celulares; Características: Consumo reduzido de energia; Menor dissipação de calor; Menor tamanho;
Virtualização Na ciência da computação, máquina virtual é o nome dado a uma máquina, implementada através de software, que executa programas como um computador real. Em uma definição livre, virtualização é o processo de executar vários sistemas operacionais em um único equipamento. Uma máquina virtual é um ambiente operacional completo que se comporta como se fosse um computador independente. Com a virtualização, um servidor pode manter vários sistemas operacionais em uso (Fonte: HP - http://www.hp.com/latam/br/pyme/solucoes/apr _solucoes_01.html)
Histórico I De acordo com a VMware, virtualização foi desenvolvida inicialmente em 1960 para permitir um melhor uso do hardware dos mainframes. Sua primeira implementação foi realizada a quase 30 anos pela IBM através da criação de partições lógicas do mainframe, criando assim maquinas virtuais isoladas. Entre 1980 e 1990, a virtualização foi abandonada devido a grande expansão das aplicações cliente- servidor através do uso equipamentos de baixo custo (plataforma x86) para computação distribuída.
Histórico II Este movimento de transição para computação distribuída, inicialmente demonstrou ser uma solução com melhor custo, devido os altos preços pagos para sustentar a infra-estrutura de um mainframe. Esta nova solução ainda possibilitava o desenvolvimento de aplicações mais atrativas para os usuários.
Interatividade Porque a computação distribuída tornou-se um problema? a) Aumento de custos de gerenciamento de hardware e software; b) Uso ineficiente do hardware; c) Custos altos de infraestrutura; d) Todas alternativas anteriores; e) NDA;
Desafios O grande crescimento da infra-estrutura de computação distribuída através da adoção de sistemas operacionais como Windows e Linux, trouxeram novos desafios e problemas como: Subutilização dos recursos; Aumento dos custos de infra-estrutura; Aumento dos custos de gerenciamento; Aumento do downtime das aplicações;
Motivação Para endereçar alguns destes desafios, em 1999, a VMware introduziu a virtualização para a plataforma de hardware x86. FONTE: Produto VMware ESX
Tipos de virtualização Nativa: atua como uma aplicação que roda sobre um sistema operacional. Suas principais vantagens incluem a possibilidade de priorizar o uso de CPU e facilmente executar múltiplos ambientes virtuais simultaneamente. Virtualização em nível de Sistema Operacional: são métodos de isolar diferente instâncias do sistema operacional enquanto compartilha o mesmo hardware. Nesta solução, normalmente não são executados sistemas operacionais diferentes.
Tipos de virtualização Para-virtualização (Hypervisor): o nível de performance e controle sobre o hardware é maior que a virtualização nativa, podendo dedicar processadores individuais, memórias, discos, etc. Isto acontece pois não existe um sistema operacional entre o hardware e a aplicação de virtualização. A aplicação de virtualização é um sistema operacional.
Vantagens da virtualização Gerenciamento centralizado Instalações simplificadas Facilidade para a execução de backups Suporte e manutenção simplificados Independência de Hardware Disponibilização de novos desktops reduzida para alguns minutos; Migração de desktops para novo hardware de forma transparente; Maior disponibilidade e mais fácil recuperação Compatibilidade total com as aplicações Economia de espaço físico;
Inconvenientes da virtualização Grande Consumo de espaço em disco; Dificuldade no acesso direto a hardware, como por exemplo placas gráficas ou dispositivos USB; Grande consumo de memória RAM;
Serviços de virtualização Consolidação de Servidores; Gerenciamento Centralizado; Continuidade de Negócios/Recuperação de Desastres; Escritórios Remotos; Cenários de Estação de Trabalho Otimizada; Computação de Utilitário/Dinâmica; Teste e Desenvolvimento; Segurança; Hospedagem;
O que pode ser virtualizado? Hoje praticamente qualquer sistema pode ser virtualizado, como: Servidores (e-mail, banco de dados, etc.); Estações de Trabalho; Switches; Roteadores; Firewall
Riscos da virtualização Falta de envolvimento do time de segurança; Vulnerabilidade na camada de virtualização; Risco na comunicação entre máquinas virtuais; Cargas de trabalho em um servidor físico sem separação suficiente; Falta no controle no acesso à camada de virtualização; Risco de separação de funções de rede e controles de segurança;
Virtualização servidor Antes Depois
Virtualização de desktops
Interatividade Qual das alternativas pode ser um inconveniente da virtualização: a) Gerenciamento centralizado; b) Instalações simplificadas; c) Falta de envolvimento do time de segurança; d) Dificuldade no acesso direto a hardware, como por exemplo placas gráficas ou dispositivos USB e) NDA;
O que é necessário? Servidor com capacidade para rodar maquinas virtuais: Processadores; Memória RAM; Interfaces de Rede; Discos para Armazenamento;
Processadores Atualmente os processadores estão cada vez mais avançados, utilizando diversos core; A computação atual não consegue fazer o uso adequado de processadores com muitos core; A virtualização pode fazer uso mais adequado dos processadores; É possível dividir processadores entre maquinas virtuais, ou mesmo, dividir o clock;
Memória A virtualização faz uso de muita memória RAM, pois precisa reservar um espaço de memória para cada servidor virtual;
Interfaces de rede Como os servidores precisam ser acessados por cliente e trocar informações, a interface de rede é fundamental; Atualmente interfaces utilizadas são Gigabit, porem o uso de múltiplas interfaces já é comum; Alguns sistemas já utilizam interfaces de 10Gigabits;
Armazenamento em disco Este é um fator critico para qualquer sistema de virtualização; Em linhas gerais utiliza-se de uma SAN (Storage Area Network) que consiste de uma rede de fibra ótica com taxas de transferência de 1Giga a 8Giga bits; O I/O de disco é sempre fundamental para performance da maquina virtual;
Exemplo arquitetura Rede Virtual Arquivos
Gerencia de continuidade A Gestão da Continuidade dos Negócios (GCN) é algo relativamente novo, resultado da fusão dos Planos de Contingência e dos Planos de Recuperação de Desastres, que objetiva garantir a recuperação de um ambiente de produção, independentemente de eventos que suspendam suas operações e de danos nos componentes (processos, pessoas, softwares, hardware, ad ae, infra-estrutura aest a etc.) por ele e utilizados
Falhas de sistemas 8% foram causados por desastres naturais; 77% das interrupções foram causadas por falha humana; falha humana (10%); falha de software (27%) falha de hardware (23%); falha na rede de comunicações (17%);
Interatividade Do ponto de vista de arquitetura qual seria o componente mais critico em um ambiente virtual? a) Disco Rígido; b) CD-ROM; c) Teclado; d) Interface de Rede; e) NDA;
ATÉ A PRÓXIMA!