Virtualização é o processo de criação de uma versão virtual de algo como o hardware do computador. TI envolve o uso de software especializado para criar uma versão virtual ou criada por software de um recurso de computação em vez da versão real do mesmo recurso.
Os alertas personalizados e a visualização de dados permitem que você identifique e evite rapidamente problemas de saúde e desempenho da rede.
Por exemplo, um computador virtual é um sistema de computador que existe apenas dentro do software de outro sistema, e não como um computador real com seu próprio processador e armazenamento. Muitas vezes, vários recursos virtuais podem ser criados e usados em um único recurso não virtual.
Imagine um simulador de voo. Um deles é bom o suficiente para enganar um piloto real. O simulador teria que imitar não apenas os controles, mas também os sons, as sensações e até mesmo os cheiros de uma cabine de avião real. O TI teria de reagir não apenas a qualquer entrada dos joysticks, botões e alavancas, mas também teria de retornar a resposta esperada para cada uma dessas coisas, como ser mais difícil de girar ou gerar o som do trem de pouso se retraindo ou se estendendo.
Nesse caso, um piloto pilotaria o avião da mesma forma que um avião normal, sem saber que não se trata de um avião real. Um servidor virtual funciona da mesma forma. Para o sistema operacional, os programas instalados e até mesmo o usuário, o servidor virtualizado está realmente recebendo todas as entradas e gerando todas as respostas exatamente da mesma forma que um sistema físico, embora seja apenas simulado.
Independentemente do tipo de virtualização, esse efeito é obtido por meio da instalação de um programa especializado que imita a natureza exata do que está sendo virtualizado. No caso de uma virtualização bare metal, a virtualização simula o hardware real, recebendo entradas e retornando dados do sistema operacional como se fosse um servidor real. Essa simulação chega ao ponto de relatar o status da bateria ou a temperatura da CPU, embora exista apenas uma CPU virtual.
A máquina host é o hardware físico no qual a virtualização ocorre. Essa máquina executa o software de virtualização que permite a existência de máquinas virtuais. Seus componentes físicos, como memória, armazenamento e processador, lidam com as necessidades das máquinas virtuais. Em geral, esses recursos são ocultos ou mascarados das máquinas convidadas.
Para produzir esse efeito, um software de virtualização, como um hipervisor, é instalado no hardware físico real.
O objetivo da máquina host é fornecer o poder de computação física às máquinas virtuais na forma de CPU, memória, armazenamento e conexão de rede.
A máquina somente de software é executada na máquina host dentro do ambiente virtual criado. Pode haver várias máquinas virtuais em execução em um único host. Uma máquina virtual não precisa ser um computador. É possível virtualizar vários tipos de armazenamento, bancos de dados e outros sistemas também.
Uma máquina virtual executa seu próprio ambiente. A TI emula ou simula uma única peça de hardware físico, como um computador desktop ou um servidor. No entanto, tudo é passado pelo hipervisor, que faz as solicitações reais ao hardware real. O hardware retorna todos os dados ou feedbacks ao hipervisor, que os repassa à máquina virtual.
Cada máquina virtual é executada separadamente de todas as outras máquinas virtuais. De fato, cada máquina virtual acredita que é o único sistema em execução no hardware.
Também é possível emular hardware de computador alternativo. Por exemplo, uma máquina virtual que emula uma matriz de armazenamento pode ser criada em um hardware de servidor padrão. A matriz de armazenamento virtual se comportará da mesma forma como se tivesse 20 discos rígidos conectados à rede, pois o hipervisor agirá como se isso fosse verdade.
O objetivo da máquina convidada é executar os aplicativos e o ambiente do usuário para cada sistema virtual.
Às vezes chamado de gerenciador de máquina virtual, o hipervisor é o software que existe para executar, criar e gerenciar as máquinas virtuais. O hipervisor é o que torna a virtualização possível e cria um ambiente virtual no qual as máquinas virtuais são executadas. Para a máquina convidada, a máquina virtual do hipervisor é a única que existe, mesmo que haja várias máquinas virtuais em execução no mesmo hardware físico.
Os hipervisores do tipo 1, ou bare-metal, são instalados diretamente no hardware físico. Como tal, eles devem conter seus próprios sistemas operacionais para inicialização, execução do hardware e conexão com a rede. Os hipervisores populares do tipo 1 incluem o Microsoft Hyper-V e o VMware ESXi.
Os hipervisores do tipo 2, ou hospedados, são executados em um sistema operacional instalado diretamente no hardware. Nesse caso, uma cópia do Windows ou um sistema baseado em Unix deve ser instalado para inicializar o sistema e acessar o hardware. Quando o sistema operacional estiver em execução, o hipervisor hospedado poderá ser iniciado. Os hipervisores do tipo 2 são frequentemente usados para executar vários sistemas operacionais em uma única máquina, em vez de emular vários sistemas em execução no hardware.
Os hipervisores populares do tipo 2 incluem o VMware Workstation, o VirtualBox e o Parallels, que emulam um sistema operacional Windows enquanto são executados em um computador baseado em MAC.
O objetivo do hipervisor é gerenciar cada máquina virtual e fornecer a ela os recursos necessários para sua execução.
As notificações em tempo real significam uma solução de problemas mais rápida para que você possa agir antes que ocorram problemas mais sérios.
O tipo mais comum de virtualização é a virtualização de hardware. Com a virtualização de hardware, um programa de software abstrai o hardware físico como hardware virtual. O hipervisor atua como intermediário entre as máquinas virtuais e o hardware físico.
A virtualização de hardware cria uma versão virtual, somente de software, de uma máquina física, como um computador, um roteador ou uma matriz de armazenamento. A forma mais básica de virtualização de hardware é a criação de um computador ou servidor virtual. Nesse caso, o computador virtual imita uma máquina física real completa com processador, memória endereçável e espaço no disco rígido. Quando a máquina virtual interage com o processador ou com a memória, ela está, na verdade, interagindo com o hipervisor, que passa pelo acesso. Da mesma forma, o hipervisor recebe todos os dados do hardware físico e os repassa para a máquina virtual como se fossem originários do hardware virtual.
Tudo o que se pode fazer em uma máquina real pode ser duplicado na máquina virtual, inclusive a instalação de diferentes sistemas operacionais. Um único servidor virtualizado pode executar várias máquinas virtuais diferentes, cada uma com seu próprio sistema operacional, programas instalados, serviços em execução, níveis de patches e assim por diante. Cada uma é configurada, executada e instalada de acordo com seu uso, completamente separada de qualquer outra máquina virtual.
Como a máquina virtual não sabe que está virtualizada, o software e os serviços executados nela não precisam ser especialmente instalados ou configurados para serem virtualizados.
Geralmente, cada máquina virtual é particionada com a capacidade de usar um subconjunto da potência total da máquina host. Uma máquina convidada pode ser configurada com 20 GB de RAM, por exemplo, mesmo que a máquina host real tenha 512 GB de RAM.
Para a máquina convidada, existem apenas os recursos expostos pelo hipervisor. No exemplo acima, a máquina virtual nunca conseguiria acessar mais de 20 GB de RAM, independentemente da necessidade. Para a máquina virtual, existe apenas essa quantidade.
O total de recursos expostos a todas as máquinas convidadas combinadas não precisa ser limitado ao total de recursos da máquina host. O hipervisor pode oferecer 20 GB de RAM a 50 máquinas virtuais diferentes em um sistema com apenas 512 GB de RAM. Como a maioria dos sistemas não usa o máximo de recursos disponíveis o tempo todo, o hipervisor pode alocar dinamicamente a memória do host subjacente para cada sistema, conforme necessário. Isso é conhecido como oversubscription.
Além disso, como o hipervisor apresenta a ilusão de máquinas físicas únicas e completamente acessíveis, nenhuma máquina virtual pode ver outra máquina virtual. Isso permite que várias máquinas virtuais sejam executadas sem interagir. Como resultado, na mesma máquina host, não só podem existir máquinas virtuais de tamanhos diferentes, mas também com sistemas operacionais diferentes.
A virtualização é a chave para a computação em nuvem. Os fornecedores oferecem a capacidade de criar, manter e administrar uma máquina virtual em um hardware externo. Como cada máquina virtual existe como um sistema separado, não há necessidade de segregar clientes para fins de segurança ou estabilidade. Mesmo que um usuário corrompa todo o seu sistema, esse dano não terá efeito fora dessa única máquina virtual.
Antes da virtualização, o armazenamento e a execução de servidores fora do local, na rede de outro fornecedor, eram realizados como hospedagem remota. Para fazer isso, o fornecedor de nuvem teria que fornecer um servidor físico real para cada máquina solicitada. Era muito trabalhoso e muito caro manter essa proporção de um servidor físico para um servidor funcional do cliente.
Com o advento da computação em nuvem, um fornecedor não precisa combinar o hardware físico com cada solicitação de uma nova máquina. Em vez disso, pode ser criada uma máquina virtual.
Os principais fornecedores de nuvem instalam e operam um hardware de servidor extremamente poderoso, que muitas vezes é virtualizado a partir de uma matriz de hardware. Para cada um desses servidores maiores, o fornecedor de nuvem cria máquinas virtuais conforme a solicitação do cliente.
Por exemplo, um cliente pode solicitar um novo servidor com uma determinada quantidade de capacidade de processamento, memória e espaço em disco. O fornecedor de nuvem irá "rodar" ou iniciar uma nova máquina virtual com essas especificações em uma de suas próprias máquinas host existentes sem instalar nenhum hardware físico novo. Como cada máquina virtual não tem acesso direto ao hardware físico subjacente ao hipervisor, não há risco para a estabilidade dos dados ou do sistema.
Há várias empresas que oferecem um produto de hipervisor ou gerenciador de máquina virtual que permite a virtualização total do hardware. As maiores são a VMware e sua linha vSphere, e a Microsoft com o Hyper-V. Outras incluem a Citrix XenServer e a KVM.
O ponto alto da virtualização é que cada sistema virtualizado não pode dizer se é virtual ou se está sendo executado diretamente no hardware. Isso possibilita a criação de uma máquina virtual dentro de uma máquina virtual, um processo conhecido como virtualização aninhada. Uma máquina virtual criada por uma empresa na Amazon AWS pode estar dentro de uma máquina virtual criada pela Amazon, por exemplo.
De certa forma, isso é como uma versão computadorizada de Blade Runner. Os servidores não sabem se são servidores reais ou servidores criados virtualmente, embora cada um deles acredite, a todo momento, que são "reais".
Não há limite para esse aninhamento. Assim, a Amazon pode instalar um enorme sistema bare metal em um data center. TI instala um hipervisor bare metal nesse sistema para criar um sistema a ser usado por sua divisão de computação em nuvem. A divisão de computação em nuvem, por sua vez, instala um hipervisor que divide cada sistema por região. Quando um cliente solicita uma nova máquina virtual, a divisão de computação em nuvem da Amazon cria mais uma máquina virtual. Finalmente, o cliente também cria duas máquinas virtuais, uma para produção e outra para um ambiente de teste. Cada máquina funciona exatamente como uma peça física de hardware.
Esse aninhamento é fundamental para fornecer um ambiente em que nenhum conhecimento do sistema anterior é necessário ou útil.
Em vez de criar uma máquina física virtual, é possível criar um sistema operacional ou um desktop virtual. Nesse caso, o ambiente do usuário, tudo acima do sistema operacional, é encapsulado em um único desktop virtual. Vários desktops virtuais podem ser instalados no mesmo computador. Cada conjunto de aplicativos e personalizações é bloqueado dentro da área de trabalho virtual e não afeta outras áreas de trabalho virtuais.
Uma área de trabalho virtual pode ser movida de uma máquina física para outra. Quando as áreas de trabalho virtuais são armazenadas em um servidor em rede, isso permite que o usuário se desloque de um computador para outro, mantendo sempre seu próprio ambiente de trabalho. Ao contrário da virtualização de hardware, que usa um hipervisor para controlar as máquinas virtuais abaixo do sistema operacional, um desktop virtual só pode ser usado em um sistema operacional que esteja instalado e configurado corretamente. Além disso, um espaço de trabalho virtual pode ver através do hardware físico em execução na máquina host.
É possível virtualizar um aplicativo. Ao contrário da virtualização física, na qual o hipervisor imita uma configuração de hardware completa, a virtualização de aplicativos exige que o aplicativo possa ser virtualizado. Ao contrário da virtualização de desktop, a virtualização de aplicativos normalmente não permite que outros aplicativos interajam com o aplicativo virtualizado.
A virtualização de aplicativos é usada principalmente para permitir que um aplicativo seja executado em um sistema sem a necessidade de instalação. Em vez disso, um aplicativo virtual contém seu próprio ambiente virtual para ser executado.
Assim como a virtualização física requer um hipervisor para criar e gerenciar máquinas virtuais, a virtualização de aplicativos requer um gerenciador de aplicativos, como o Microsoft App-V ou o Citrix ZenApp.
O PRTG é um software abrangente de monitoramento de rede e mantém o controle de toda a sua infraestrutura de TI.
Os muitos benefícios da virtualização estão impulsionando seu crescimento. Compreender esses benefícios também costuma responder à pergunta sobre por que virtualizar.
Um dos principais benefícios da virtualização é a consolidação de servidores. Tradicionalmente, a decisão de uma empresa de comprar e instalar um servidor era orientada por fatores como necessidade de recursos, estabilidade e segurança. O uso de servidores diferentes proporcionava o balanceamento de carga, fornecendo muitos recursos a todos os serviços e aplicativos críticos. Além disso, estar em servidores diferentes significava que, se um servidor fosse comprometido, o outro poderia continuar funcionando. Com a virtualização, os mesmos benefícios podem ser obtidos em uma única peça de hardware. Os servidores ainda são completamente isolados por máquinas virtuais, e os servidores não precisam mais ser superdimensionados.
Cada novo servidor consome mais energia para executar seu processador e outros hardwares. Além disso, cada um desses componentes gera calor, que deve ser retirado, geralmente por meio de ventiladores e ar condicionado. A adição de máquinas virtuais não acrescenta nenhum hardware extra, não exigindo energia ou resfriamento adicionais.
As máquinas virtuais são facilmente duplicadas. Isso facilita a criação de novas cópias do mesmo sistema, mas também como uma forma de melhorar a disponibilidade. Em vez de cronogramar o tempo de inatividade no fim de semana para instalar patches ou atualizar um sistema, os administradores podem instalar os patches ou atualizações em uma cópia da máquina virtual em execução e, em seguida, trocar a máquina virtual antiga pela máquina recém-atualizada.
Os instantâneos de máquinas virtuais oferecem uma maneira de criar ou retornar um sistema ao seu estado exato sem a necessidade de retornar ao mesmo hardware. Como resultado, os snapshots oferecem uma ótima forma de recuperação de desastres. Se algo acontecer a um data center inteiro, toda a operação poderá, teoricamente, ser restaurada rapidamente com a criação de novas máquinas virtuais em um novo local usando snapshots dos sistemas originais.
Embora a virtualização ofereça muitas vantagens, ela introduz uma complexidade adicional ao ambiente de computação.
Para as empresas que instalam e gerenciam a virtualização em seus próprios data centers, o hipervisor representa outra camada que precisa ser instalada, gerenciada, licenciada e atualizada. Isso pode exigir pessoal ou treinamento adicional.
Como a virtualização depende de recursos potentes o suficiente para executar várias máquinas virtuais ao mesmo tempo, a virtualização pode exigir um investimento maior em hardware, especialmente no início. Embora um servidor muito mais potente possa eventualmente substituir dezenas de servidores menos potentes por meio da virtualização e reduzir os custos a longo prazo, em alguns ambientes isso pode levar vários anos para recuperar o investimento inicial.
Com tantas máquinas virtuais possíveis e de missão crítica em execução em uma única peça de hardware físico, a recuperação de desastres e a tolerância a falhas são ainda mais importantes, talvez gerando despesas e complexidade adicionais.
A separação completa das máquinas virtuais proporciona grande segurança entre os sistemas. Qualquer violação de segurança, seja intencional ou acidental, requer a capacidade de acessar os recursos do sistema vulnerável. Com a virtualização, cada sistema é executado de forma independente e não sabe nem mesmo da existência de outras máquinas virtuais. Portanto, não há como montar qualquer tipo de ataque de segurança "através" da parede da virtualização.
Há uma preocupação teórica de que um hipervisor, por definição, tenha alguma forma de acesso a cada máquina virtual em um determinado sistema físico. Se alguém pudesse comprometer o próprio hipervisor de alguma forma, haveria a possibilidade de um ataque do tipo "man in the middle", em que os dados que entram e saem do hipervisor poderiam ser interceptados e depois lidos ou modificados. Embora nenhum ataque bem-sucedido dessa natureza seja conhecido atualmente, isso não significa que não possa acontecer. O conceito de ataque ao hipervisor é chamado de hiperjacking.
