O que é um hipervisor de máquina virtual?

Os hipervisores são o que tornam as máquinas virtuais possíveis, e não são mais apenas para servidores. Você provavelmente usa um todos os dias e nem sabe disso. Se você não usar um agora, o fará em um futuro próximo.

Um hipervisor é um software que existe fora de um sistema operacional convidado para interceptar os comandos enviados ao hardware do computador. O termo “hipervisor” vem dos diferentes níveis do kernel de um sistema operacional ; ele executa ações com mais autoridade do que o nível de “supervisor”, portanto, hipervisor .

Imagem via  estriática no Flickr

Hypervisor Basics

Um hipervisor também é conhecido como Virtual Machine Manager (VMM) e seu único propósito é permitir que várias “máquinas” compartilhem uma única plataforma de hardware. Os sistemas operacionais são projetados para que tenham um relacionamento um a um com o hardware em que estão sendo executados, mas com processadores multi-core e multi-thread e quantidades absurdas de RAM, rodar vários de uma vez é muito fácil.

O hipervisor separa o sistema operacional (SO) do hardware, assumindo a responsabilidade de permitir que cada SO em execução com o hardware subjacente. Ele atua como um guarda de trânsito para dar tempo para usar a CPU, memória, GPU e outro hardware. Cada sistema operacional controlado pelo hipervisor é chamado de SO convidado e o sistema operacional do hipervisor, se houver, é chamado de SO host. Por estar entre o sistema operacional convidado e o hardware, você pode ter tantos sistemas operacionais convidados diferentes quantos o seu sistema puder suportar; você pode até ter tipos diferentes (por exemplo, Windows, OS X, Linux).

Separar hardware e software também é bom para portabilidade. Como o hipervisor atua como intermediário, é muito mais fácil passar de um computador para outro sem a necessidade de instalar novos drivers ou atualizar o sistema operacional convidado. Você deve ter notado isso se pegou suas VMs do Virtualbox e as colocou em um computador diferente. Para o sistema operacional convidado, não há nenhuma mudança perceptível, embora o sistema operacional host e o hardware possam ser completamente diferentes.

Outro grande benefício de virtualizar um sistema operacional é a segurança. Se você deseja testar um software que pode ser prejudicial ao seu computador, é recomendável testá-lo em uma máquina virtual em vez de em seu sistema operacional host. Se o sistema operacional convidado for infectado e crivado de vírus, isso não afetará os arquivos no sistema operacional host, a menos que pastas compartilhadas ou uma ponte de rede conectem os dois. Os dois sistemas operacionais existem completamente separados um do outro e não têm conhecimento da existência um do outro, o que torna a computação segura.

Alguns hipervisores populares são VMware ESXi, Xen, Microsoft Hyper-V, VMware Workstation, Oracle Virtualbox e Microsoft VirtualPC. Tudo isso permite que um usuário virtualize um ou mais sistemas operacionais em uma única peça de hardware.

Diferentes tipos de hipervisor

Os hipervisores podem ser divididos em dois tipos principais:

• O tipo 1 , também conhecido como bare metal, é um hipervisor que é instalado diretamente em um computador. Não há sistema operacional host e o hipervisor tem acesso direto a todo o hardware e recursos. Os principais motivos para instalar um hipervisor tipo 1 são executar vários sistemas operacionais no mesmo computador sem a sobrecarga de um sistema operacional host ou aproveitar a portabilidade e a abstração de hardware. O metal puro é mais frequentemente usado para servidores por causa de sua segurança e portabilidade para mover de hardware para hardware em caso de falha. Bons exemplos de hipervisores tipo 1 são VMware ESXi, Citrix XenServer e Microsoft Hyper-V.
• O tipo 2 , também conhecido como hospedado, é o que a maioria das pessoas provavelmente conhece quando se trata de virtualização de sistemas operacionais. Os hipervisores hospedados requerem um sistema operacional host e geralmente são tratados como software instalado dentro do host. O tipo 2 ainda pode executar vários sistemas operacionais ao mesmo tempo, mas não tem acesso direto ao hardware e, portanto, tem mais sobrecarga ao executar um convidado. Isso significa que o sistema operacional convidado não será executado em todo o seu potencial e, se o host travar, você também não terá acesso aos convidados. Os hipervisores tipo 2 são a solução ideal quando você precisa testar vários sistemas operacionais no Windows, OS X ou Linux. Bons exemplos são VMWare Workstation, VMware Parallels, Oracle Virtualbox e Microsoft VirtualPC.

Hipervisores do futuro

A maioria dos hipervisores hoje é usada para implantações de servidor em grande escala ou para que os usuários finais executem aplicativos legados ou experimentem um sistema operacional diferente. Já houve alguma mudança neste pensamento, no entanto, com as versões atuais do Android e rumores do Windows 8.

O Android usa um kernel Linux para interação com hardware e serviços em segundo plano e, em seguida, usa uma máquina virtual chamada Dalvik para executar o software com o qual o usuário interage. Apesar de não permitir que um usuário execute vários sistemas operacionais ao mesmo tempo, o Android é muito semelhante a um hipervisor tipo 1. O host Linux subjacente é completamente transparente para o usuário final, a menos que você faça o root em seu telefone e queira interagir com ele.

Há rumores de que o Windows 8 é executado inteiramente como um sistema operacional convidado em cima do Hyper-V da Microsoft. O Hyper-V assumirá a responsabilidade de gerenciar seu hardware e realizar tarefas em segundo plano, como backups e verificações do sistema de arquivos. Semelhante ao Android, isso permitiria a você ter melhor portabilidade, flexibilidade e segurança em seu sistema operacional. Sem falar que isso tornaria a instalação do Windows 8 totalmente portátil, para que você possa levá-la de um computador para outro.

Os servidores da Web continuarão a aproveitar as vantagens dos hipervisores para maximizar a utilização do hardware e manter os custos baixos. Se você compartilhou hospedagem na Web por meio de um host popular, provavelmente já está em um hipervisor tipo 1 e não sabe disso. Com um bom hardware de servidor, os hipervisores bare metal podem ultrapassar os limites de, normalmente, apenas ter um sistema operacional instalado, para literalmente milhares disponíveis. Isso não apenas economiza dinheiro quando se trata de comprar hardware, mas também o resfriamento e a energia são reduzidos a uma pequena fração do que costumava ser para operar a mesma quantidade de máquinas.