Virtualització

1,024 views

Published on

Introducció a la virtualització: tipus de virtualització disponible i exemples

Published in: Technology
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
1,024
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
19
Actions
Shares
0
Downloads
14
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Virtualització

  1. 1. Seguretat Informàtica UF4 Alta disponibilitat – Part 2Virtualització Xavier Sala Pujolar Institut Cendrassos
  2. 2. Introducció● Des de fa molt de temps en Informàtica sha intentat fer servir lordinador per simular sistemes diferents del que es té... Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  3. 3. Tipus● Es fan servir diferents tècniques per simular els sistemes: Emulació Virtualització completa Virtualització Paravirtualització Virtualització Virtualització a nivell de SO parcial Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  4. 4. VirtualitzacióEmuladors Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  5. 5. Emuladors● Es basa en crear programes que emulen el funcionament duna o diverses plataformes de maquinari – Normalment per aconseguir executar programes que només sexecuten en aquestes plataformes Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  6. 6. Emulació● És el tipus de virtualització més costosa i per tant la menys eficient – Obliga a simular completament per software qualsevol aspecte del maquinari a simular – Com que sha de traduir tot el resultat és força lent● Però també ofereix alguns avantatges: – Pot executar sistemes operatius dissenyats per altres plataformes sense modificar-los – Permet desenvolupar firmware per dispositius hardware sense tenir el maquinari real Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  7. 7. Bochs● Emulador de PC de codi lliure● Funciona en arquitectures x86 de 32 i 64 bits● Pot executar la major part dels sistemes operatius emulant-los http://bochs.sourceforge.net/ Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  8. 8. QEmu● QEMU és un emulador i virtualitzador de codi obert● Pot emular diferents plataformes com x86, x86-64, PowerPC, SPARC o MIPS.● Amb Xen i KVM pot funcionar com virtualitzador Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  9. 9. MAME● Un dels camps en que els emuladors són més populars és en lemulació de jocs● El Multiple Arcade Machine Emulator (MAME) és un emulador de màquines recreatives – Funciona a partir de volcats de les ROM originals Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  10. 10. DOSBOX i DOSEmu● També ha tingut èxit lemulació dantics sistemes operatius● MS-DOS ha estat un dels més emulats (i per tant les primeres versions de Windows)● Exemples poden ser: – DOSBox – DOSEmu Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  11. 11. VirtualitzacióVirtualització Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  12. 12. Virtualització completa● La virtualització fa referència a labstracció dels recursos dun ordinador per crear-ne daltres Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  13. 13. Virtualització● La virtualització intercepta els intents daccedir al hardware de les màquines virtuals i nemula el funcionament per programari Escriure a disc Això fa que els sistemes virtualitzats siguin més lents que els sistemes instal·lats en màquines reals Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  14. 14. Classificació● A grans trets es pot dividir la virtualització de sistemes en dues grans categories: Virtualització de sistemes operatius sencers Virtualització a nivell de procés Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  15. 15. Virtualització per maquinari● Els processadors basats en larquitectura x86 han inclòs millores tècniques per millorar el rendiment de les VM – Intel VT: Plataformes dIntel – AMD-V: Processadors dAMD● El maquinari gràcies a aquestes extensions ajuda a incrementar el rendiment de la virtualització● En molta documentació això es coneix com HVM (Hardware Assisted Virtualization) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  16. 16. Virtualització per maquinari● Hi ha moltes eines que permeten comprovar si un processador suporta virtualització per hardware – Securable (http://www.grc.com/securable.htm) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  17. 17. Virtualització per maquinari● En alguns processadors no està activada però normalment es pot activar en la BIOS Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  18. 18. VirtualitzacióVirtualització: Virtualització completa Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  19. 19. Virtualització de sistemes● És la més coneguda● Permet que es puguin executar diferents sistemes operatius alhora Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  20. 20. Virtualització completa● Són solucions que permeten executar sistemes operatius sense haver-los de modificar – Però ha de ser un sistema compatible amb la plataforma usada NO 64 bits 32 bits SI Intel x86 32 bits 32 bits Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  21. 21. Virtualització completa● La virtualització completa sovint no vol dir simular tot el maquinari de lequip sinó els components principals – Els altres perifèrics (targetes de vídeo, xarxa, etc..) no es virtualitzen – Es fan servir dispositius genèrics Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  22. 22. Virtualització completa● El resultat és un sistema amb un rendiment molt superior a lemulació● Tot i fer servir lajuda que ofereix el maquinari el rendiment és inferior a lexecució nativa Execució Nativa Virtualització Emulació 1 2 3 Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  23. 23. Capa dabstracció● Labstracció dels recursos es fa a través dun hipervisor o un monitor de màquines virtuals (VMM) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  24. 24. Hipervisors● Els hipervisors es poden classificar en dos grans grups: Tipus 1: Hipervisor nadiu Tipus 2: Hipervisor hoste Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  25. 25. Hipervisor hoste● Sexecuta sobre el sistema operatiu convencional● La virtualització es fa més lluny del maquinari i el rendiment és inferior● Exemples: – Oracle Virtualbox – VMWare Workstation – VMWare Server – Microsoft Virtual PC – KVM Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  26. 26. VMWare Workstation/Player /Server● Per plataformes x86● Permet executar múltiples instàncies de sistemes operatius● A través de drivers específics aconsegueix una integració● La versió Player i Server són gratuïtes Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  27. 27. Oracle VirtualBox● Per arquitectures x86● A través de drivers específics aconsegueix una integració● Té una versió GPL i una comercial Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  28. 28. Windows Virtual PC● Per plataformes x86● Només funciona en Windows 7 i posteriors● Permet simular sistemes Windows des de Windows XP● Gratuït per versions professional i Enterprise Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  29. 29. Mode XP● En els Windows 7 es pot instal·lar el “XP Mode”● Permet executar aplicacions simulant un XP SP3● Els programes apareixen el menú i sexecuten en lescriptori● Necessita Windows Virtual PC Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  30. 30. Hipervisor nadiu● Sexecuta directament sobre el maquinari real● Controla el maquinari i en monitoritzar els sistemes virtualitzats.● Exemples: – VMware vSphere – VMWare ESX – XEN – Citrix XenServer – Microsoft Hyper-V Server Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  31. 31. VMWare ESXi● VMware ESXi i ESX són hipervisors nadius● Específicament pensats per executar servidors● El client només funciona en sistemes Windows Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  32. 32. XEN● Xen pot funcionar com a hipervisor nadiu● La capa dhipervisor sol ser Linux però pot ser Solaris, BSD, ...● Pot usar-se per: – Virtualització completa si es té acceleració de maquinari – Paravirtualització Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  33. 33. XEN● Xen està format per una màquina virtual que anomena Dom0 i una sèrie de clients (DomU) – Dom0 controla el maquinari real i els clients – Pot donar exclusivitat a una màquina (PCI passthrough) Dom0 DomU Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  34. 34. XEN● Una part dels sistemes en el núvol es basen en XEN: – Amazon, Cloud.com, Rackspace, GoGrid... – Gràcies al suport de “migració en viu”● O solucions de virtualització: – Citrix Xenserver, Oracle VM, ... Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  35. 35. Citrix XenServer● XenServer és un hipervisor nadiu● Està basat en el funcionament de Xen● El client, XenCenter, només funciona en Windows però hi ha gestors lliures Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  36. 36. Xen Cloud Platform (XCF)● Solució de codi obert basada en XenServer XCF● Agafa com a base CentOS Linux● Fa funcions dhipervisor i de gestió de núvols● Suporta virtualització per maquinari i paravirtualització● Sense GUI Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  37. 37. Hyper-V● És un hipervisor per sistemes de 64 bits – Amb suport de maquinari● Està integrat en Windows 2008 Server – Té una versió gratuïta limitada● Es controla amb el System Center Virtual Machine Manager Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  38. 38. Virtualització a nivell de nucli● En alguns casos lhipervisor és el nucli dun sistema operatiu● Un nucli especialment modificat per gestionar i controlar diverses màquines virtuals Nucli Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  39. 39. Linux KVM● És un mòdul del nucli de Linux que permet virtualitzar en sistemes x86 amb virtualització per maquinari● En el nucli de Linux des de la versió 2.6.20● De codi obert Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  40. 40. User Mode Linux (UML)● User-mode Linux (UML) és una modificació del nucli perquè suporti la seva interfície de crides● Permet virtualitzar dispositius – La màquina virtual pot tenir hardware diferent del real● La màquina virtual semmagatzema en un sol arxiu http://user-mode-linux.sourceforge.net/ Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  41. 41. VirtualitzacióVirtualització: Paravirtualització Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  42. 42. Paravirtualització● Va sorgir com una forma de millorar leficiència de les màquines virtuals i acostar-la més al rendiment nadiu. Execució Nativa Paravirtualització Virtualització 1 2 3 Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  43. 43. Paravirtualització● Per poder fer servir la paravirtualització cal que el sistema virtualitzat estigui preparat per ser executat dins de lhipervisor – Normalment oferint una interfície en forma de driver que lhipervisor podrà fer servir Driver Hipervisor Driver Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  44. 44. Paravirtualització● Es basa en la idea de que el sistema “sap” que està sent virtualitzat● Daquesta forma la màquina virtual pot col·laborar amb lhoste – No li caldrà controlar totes les instruccions – Podrà executar les seves instruccions directament en el processador sense haver de traduir-les Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  45. 45. XEN● Xen provablement és el més conegut dels sistemes paravirtualitzadors● El nucli de Linux, des de les versions 3.0, pot ser tant Dom0 com DomU● També pot ser usat per paravirtualitzar Windows (DomU) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  46. 46. Hyper-V● Suporta paravirtualització dalguns sistemes – La API està disponible● Divideix els sistemes operatius en enlightened (funcionen sobre Hyper-V directament) i unenlightened Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  47. 47. VirtualitzacióVirtualització: Virtualització a nivell de sistema operatiu Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  48. 48. Virtualització a nivell de SO● Aquest tipus de virtualització és típica dels sistemes Unix – FreeBSD Jails, Solaris Containers, ...● Saprofita de la possibilitat de canviar dinàmicament larrel del sistema operatiu (el típic chroot)● Simplificant un sistema operatiu és: – El nucli – El sistema de fitxers arrel que té tot el necessari per poder ser executat (llibreries, dispositius, etc..) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  49. 49. VPS● La idea és fer que un nucli dun sistema operatiu executi diverses instàncies aïllades de si mateix En aquest sistema de virtualització és el nucli el que fa dhipervisor Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  50. 50. VPS● Si cada execució té el seu propi sistema de fitxers podem fer veure que tenim sistemes diferents: Servidors privats Virtuals Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  51. 51. VPS● Les limitacions estan en que: – Es comparteix el nucli del sistema operatiu i per tant ha de ser modificat per poder funcionar daquesta forma. – Serà el nucli el que farà que cada sistema només vegi les seves característiques● Però per contra: – Són molt més eficients que els hipervisors (només gasten els cicles de CPU que calen als programes per funcionar!) – Fàcils de gestionar des del host Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  52. 52. VPS● El rendiment dels VPS és gairebé nadiu – En realitat és lexecució dun programa nadiu● Sestant fent molt populars en: – Virtualització de servidors – Desenvolupament daplicacions del nucli – Fer experiments – Executar programari en Sandbox● Un problema és que un error en el kernel original deixar tots els servidors caiguts Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  53. 53. LinuX Containers (LXC)● És virtualització a nivell de sistema operatiu per executar màquines aïllades en un host – No cal modificar el nucli● No són màquines virtuals sinó entorns virtuals● Similar a chroot però http://lxc.sourceforge.net/ més aïllat Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  54. 54. Linux VServer● Permet virtualitzar sistemes Linux – Nuclis modificats● Ho fa aïllant el nucli perquè pugui executar múltiples instàncies virtuals dell mateix alhora● Molt útil per oferir serveis de hosting a diferents clients http://linux-vserver.org Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  55. 55. OpenVZ● OpenVZ permet virtualització VPS per Linux● Basat en plantilles i en la modificació del nucli● Permet assignar dinàmicament els recursos (memòria, processador,...) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  56. 56. Virtuozzo● Virtuozzo és una solució VPS basada en capes.● Permet fer migracions en calent, comunicació entre les màquines virtuals instal·lades● Es pot instal·lar en Linux i Windows (32/64 bits)● Es fa servir sobretot per virtualització de servidors web i de correu Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  57. 57. VirtualitzacióVirtualització parcial o de processos Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  58. 58. Virtualització de processos● La idea és executar un programa aïllant-lo del sistema – Perquè no és compatible amb lactual o perquè és dun altre sistema operatiu – Per fer-li creure que té accés a zones amb privilegis que no té – Perquè es vol saber què fa sense que afecti al sistema (Sandbox) Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  59. 59. Virtualització de processos● Windows pot virtualitzar processos – Fa creure als programes que tenen accés al registre o a zones del disc protegides – Incrementa la compatibilitat amb daplicacions antigues● També ho pot fer amb “XP Mode” Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  60. 60. Virtualització parcial● Es basen en intentar millorar el rendiment de la virtualització no emulant tot el sistema operatiu.● La idea és virtualitzar des del punt de vista de laplicació. – No cal virtualitzar-ho tot sinó només el que cal per enganyar al programa perquè ho cregui Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  61. 61. WINE● Wine es basa en la reescriptura de les llibreries de lAPI de Windows● Permet executar programes Windows des daltres sistemes● No emula el sistema operatiu sinó que simula algunes llibreries http://www.winehq.org/ Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  62. 62. Cooperative Linux● Modificació del nucli de Linux per ser executat en espai dusuari de Windows● Només funciona en http://www.colinux.org/ versions de 32 bits● Desenvolupen una versió de Debian – Però és fàcil trobar enllaços a altres distribucions Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
  63. 63. andLinux● Versió Ubuntu que es pot executar en sistemes Windows de 32 bits● Té el nucli de CoLinux● Permet executar aplicacions Linux sense cap modificació http://andlinux.org/ Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes

×