Máquina Virtual

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Conceito

Uma máquina virtual pode ser definida como uma cópia isolada de uma máquina real, ou seja, ela funciona como um computador dentro de outro computador, que, apesar de não existir fisicamente, possui os mesmos resultados de um sistema físico. O Virtual Machine Monitor, conhecido também como hypervisor ou hipervisor, é uma camada de software que garante o isolamento entre as máquinas virtuais e o hardware e gerencia a distribuição dos recursos de hardware para cada máquina virtual. Apesar do conceito de máquinas virtuais ser antigo (utilizado pela primeira vez na década de 60), sua utilização está se tornando cada vez maior e mais necessária, por oferecer diversas vantagens em relação à divisão do espaço livre em uma máquina, sua praticidade e economia.

Técnicas

• Virtualização Total
  • Na virtualização total, é feita uma réplica virtual completa do hardware, assim, os sistemas convidados (sistemas utilizados através da máquina virtual), não necessitam de nenhuma alteração para que possam ser executados no ambiente virtual, e trabalham como se estivessem funcionando diretamente no hardware original. Porém, nesse tipo de virtualização, pelo sistema não ser modificado, o hypervisor precisa fazer processos extras, por intermediar todos os acessos ao hardware, o que diminui o desempenho, além de existirem eventuais problemas de compatibilidade de drivers.

• Paravirtualização
  • A paravirtualização é uma alternativa à virtualização que pode contornar os problemas com desempenho, modificando os sistemas convidados e o hospedeiro (sistema da máquina real), para que possam ser executados em paralelo, e modificações no hypervisor tornam possíveis uma melhor interação entre a máquina virtual e o Monitor de Máquina Virtual, minimizando a degradação do desempenho.

• Recompilação Dinâmica
  • A recompilação dinâmica é uma técnica onde é feita uma análise através do hypervisor, que depois reorganiza e faz a tradução de uma sequência de instruções enviadas pelo sistema convidado para novas sequências de instruções, a fim de adaptá-las à interface do sistema real, se elas não forem idênticas, ou organizá-las de modo que melhore o desempenho da execução do sistema.

A recompilação dinâmica é composta por 7 passos, que são a recuperação e agrupação dos bits do arquivo executável, a desmontagem dos bits e transformação deles em pares ordenados de instruções e operadores, a representação das instruções, sua transformação em uma linguagem de alto nível, a compilação do código para a plataforma nova, a montagem dos objetos gerados no código, e a geração do novo executável.

Virtual Machines ( VMs )

Virtual Machines (VMs) ou máquinas virtuais, surgiram com a finalidade de centralizar os sistemas de computador da IBM, simulando uma réplica física da máquina real e deixando o usuário com a ilusão de que o sistema estava disponível exclusivamente para seu uso, porém, hoje em dia, devido às suas vantagens, estão sendo utilizados como alternativa a sistemas de computação e de segurança.

Os sistemas dos computadores são planejados com três componentes básicos que são o hardware, o sistema operacional e as aplicações. O hardware executa as operações que são solicitadas pelas aplicações, e o sistema operacional recebe as solicitações e controla o acesso ao hardware. Com as diferenças de trabalhos durante a criação e uso desses sistemas, surgiram diferentes plataformas, que não são compatíveis umas com as outras, então aplicações disponíveis na plataforma do Windows, por exemplo, são incompatíveis com o sistema operacional Linux.

A máquina virtual é uma forma de solucionar esse problema, pois ela cria um componente novo, além dos três existentes, que permite a compatibilidade de aplicações em diferentes plataformas. Esse componente que permite fazer com que recursos pareçam diferentes do que são, é chamado virtualização.

As máquinas virtuais são como uma cópia de uma máquina real, que não existem fisicamente, mas que podem operar sistemas tanto quanto uma máquina real, e que está isolada da máquina real, o que contribui com a segurança dos sistemas individualmente.

Paravirtualização

A técnica de paravirtualização surgiu como um meio de contornar os problemas de desempenho que a virtualização total possui, através da modificação dos sistemas convidados, executando-os em paralelo ao sistema original e rodando em uma máquina virtual parecida com o hardware físico. Assim, o servidor recorre ao hypervisor apenas para instruções privilegiadas, não necessitando interceptar e testas as ações, consequentemente, evitando a perda de desempenho. A paravirtualização possui como principal desvantagem a necessidade do sistema operacional ser modificado a fim de “saber” que é virtualizado, o que pode gerar custos ou limitações à migrações de hardware.

Vantagens

• As principais vantagens do uso da virtualização são:
  • Poder executar um ou mais sistemas operacionais sobre outro sem a necessidade de particionar o disco.
  • Utilizar aplicações de outros sistemas operacionais.
  • Economizar em equipamentos.
  • Maior facilidade de manutenção e atualização dos sistemas.
  • Facilidade de testes para desenvolvedores, que pode reduzir muitos custos de aquisição de novos hardwares, instalação e refrigeração, consumo elétrico e espaço físico.
  • Segurança, pois ao usar uma máquina virtual, acontecer algum problema com a utilização de um software suspeito, isso afetará apenas a máquina virtual, não colocando em risco o sistema original e outras máquinas virtuais existentes no computador.