Datacenter – Virtualização

Tecnologias de Virtualização

O que é virtualização?

Todas as discussões sobre Cloud Computing tem início com a questão da virtualização. Mas o que é virtualização?

  • Virtualização é um conjunto de técnicas para a geração de máquinas virtuais que podem ser acessadas remotamente por um usuário e de maneira transparente, como se fosse uma máquina real, física. Uma máquina virtual utiliza recursos de hardware de uma máquina real. Um servidor com grande capacidade de memória e armazenamento, por exemplo, pode ser dividido em várias máquinas virtuais.
  • Também é possível se criar no modelo virtual equipamentos, como switches e firewalls, utilizando as técnicas de virtualização. As máquinas virtuais podem ainda se interligar por meio destes switches virtuais e utilizar os firewalls virtuais.
  • Cloud Computing exige elasticidade e escalabilidade. Para que isso seja viável é necessário que o provedor de Cloud Computing tenha ganho de escala. Este ganho ocorre com a utilização de técnicas de virtualização que permitem que o provedor utilize ao máximo a sua infraestrutura.
  • A virtualização otimiza o uso da infraestrutura de um provedor de Cloud Computing, oferecendo ganho de escala e uso racional dos recursos de hardwar.
  • O mundo atual de TI é praticamente todo online. Desta forma, é indiferente se o servidor que estamos acessando é real ou virtual. Assim, a virtualização viabiliza, de forma transparente, o uso compartilhado de recursos computacionais.

Quais são os benefícios da Virtualização?

Embora seja verdade que um computador real seja mais rápido do que um computador simulado, a perda de eficiência devido a virtualização é de poucos percentuais e não chega a afetar o desempenho de um servidor, cujo gargalo de desempenho está no fato de passar a maioria do seu tempo em estado de espera pelo processo do cliente.

Muitos dos servidores passam a maioria do seu tempo sem fazer nada. Virtualização é uma boa oportunidade para reduzir esses tempos ociosos. Adicionalmente a esse benefício básico de eficiência, existem outros importantes benefícios:

Custo do Hardware. Existe uma grande redução. Por exemplo, 10 computadores servidores de U$$ 4000 (total de U$ 40.000), podem ser substituídos por  2 computadores servidores de U$ 10.000 (mais  prover redundância) e um software de hypervisor de U$ 5.000.

Custo de Energia. Muitas empresas dizem que a virtualização chega a economias de consumo de seus servidores em até 80%. Isso é resultado do uso de menos hardware de computador. Um computador rodando 10 servidores virtuais usa aproximadamente 1/10  de energia se fossem utilizados 10 servidores em hardwares separados.

Recuperabilidade. Um dos grandes benefícios da virtualização é a rápida recuperação. Suponha uma empresa com 10 servidores, cada qual rodando em hardwares separados. Se um dos servidores falhar (por exemplo um problema na placa mãe), este servidor estará não disponível até o concerto do computador. Por outro lado, se esses 10 servidores estiverem rodando como máquinas virtuais  em 2 computadores diferentes, e um deles falhar, as máquinas virtuais, que estejam rodando no computador defeituoso, poderão ser transferidas para outro computador numa fração de minutos. Obviamente, haverá uma queda de desempenho, quando 10 máquinas virtuais rodam em apenas 1 computador, mas o importante é que todos estarão rodando após um pequena interrupção ou nenhuma interrupção – com “hipervisors” avançados, o tempo de interrupção pode ser eliminado.

Recuperação de desastres. Além do benefício da recuperabilidade quando da ocorrência de falhas de hardware, um benefício ainda maior da virtualização é revelado na situação de recuperação de desastres. Suponha uma empresa com 20 servidores separados. No caso de um desastre, como um incêndio,  numa instalação tradicional, o tempo para obter os 20 servidores, copiar e rodar no novo hardware, poderá ser de semanas. Em contrapartida, máquinas virtuais nada mais são que arquivos que podem ser copiados em fitas. Como resultado, numa situação de recuperação de desastre , tudo que tem que ser feito é remontar um único computador e reistalar o software hipervisor, recuperar as cópias das máquinas virtuais da fita, reiniciar as máquinas virtuais, obter o backup e rodar as aplicações em questão de dias, ao invés de semanas.

Máquina Virtual

Quais são os potenciais benefícios da máquina virtual?

Uma máquina virtual (MV) é um sistema operacional SO ou um ambiente de aplicação que está instalado num software que imita um hardware dedicado. O usuário final tem a mesma experiência na máquina virtual como  teria num hardware dedicado.

Um software especializado chamado um “hypervisor” emula o PC cliente ou a CPU do servidor, memória, disco rígido, rede e outros recursos de hardware completamente, permitindo que MVs compartilhem os recursos. O hypervisor pode emular múltiplas plataformas virtuais de hardware que são isoladas umas das outras. Permite que MVs executem sistemas operacionais de servidores Linux e Windows no mesmo host físico subjacente. A virtualização reduz custos ao reduzir a necessidade de sistemas de hardware físico. As MVs usam o hardware mais eficientemente, o que reduz a quantidade de hardware e custos de manutenção, reduz energia e refrigeração. Ela também facilita o gerenciamento já que hardware virtual não falha. O administrador pode tirar proveito de ambientes virtuais para simplificar backups, recuperação de desastres, novas implantações e tarefas básicas de administração do sistema.

As MVs não requerem hardware específico para o hypervisor. A virtualização, no entanto, exige mais capacidade de banda, armazenamento e processamento de um servidor ou desktop tradicional se o hardware físico sediar várias máquinas virtuais em execução. MVs podem se mover facilmente, serem copiadas e transferidas entre servidores host, para otimizar a utilização de recursos de hardware. Devido ao fato que VMs em um host físico podem consumir quantidades desiguais de recursos (uma pode monopolizar o armazenamento físico disponível, os profissionais de TI precisam equilibrar VMs com os recursos disponíveis.

A computação em nuvem adiciona camadas de tecnologias adicionais, tais como o provisionamento self-service, para virtualização. Por exemplo, em um centro de dados virtualizado, a equipe de TI vai gerar novas máquinas virtuais com base na demanda de usuários ou um novo projeto. Em um ambiente de nuvem, é possível utilizar máquinas virtuais a partir de um catálogo de auto-serviço e especificar os recursos sem interagir com o equipamento físico subjacente.

O uso de máquinas virtuais também vem com várias considerações importantes de gestão, muitas das quais podem ser abordadas através de sistemas gerais de administração de melhores práticas e ferramentas que são projetados para gerenciar MVs. Existem alguns riscos para a consolidação, incluindo sobrecarregar recursos ou potencialmente enfrentar falhas em várias VMs devido a uma interrupção de hardware físico. Embora essas economias de custos aumentam à medida que mais máquinas virtuais compartilham a mesma plataforma de hardware, isso adiciona risco. É possível colocar centenas de máquinas virtuais no mesmo hardware, mas se a plataforma de hardware falhar, ela pode tirar dezenas ou centenas de máquinas virtuais.

Vários fornecedores oferecem software de máquina virtual, mas dois fornecedores principais dominam no mercado: VMware e Microsoft. VMware tem um portfólio de produtos maduros, com muitos anos de uso na indústria de TI. Embora um pouco tardia na virtualização, a Microsoft está mostrando progressos consideráveis.

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Virtualização de Armazenamento

O que é virtualização de armazenamento?

A virtualização do armazenamento é uma tecnologia bastante genérica, uma vez que pode ser implementada de várias formas. Por exemplo, o sistema operacional Windows Server, pode fornecer virtualização de armazenamento através da funcionalidade “Windows Storage Spaces”

A base do conceito por trás de virtualização de armazenamento é que o armazenamento físico é mascarado por uma “camada de abstração”, que permite que vários dispositivos de armazenamento físico, possam ser agregados em um único dispositivo de armazenamento lógico. Mas a virtualização de armazenamento é mais do que a mera adição de capacidade. Se esse fosse o único objetivo, poderia ser mais fácil simplesmente construir um array RAID.

Cada fornecedor tem sua própria maneira de virtualização de armazenamento. Em alguns casos, a virtualização de armazenamento pode combinar vários dispositivos NAS em um único dispositivo de armazenamento lógico. Em outras situações, a virtualização do armazenamento pode ser utilizada para criar um dispositivo de armazenamento lógico de vários discos. Uma coisa que tende a definir a virtualização de armazenamento além de uma matriz de armazenamento normal é que a virtualização de armazenamento muitas vezes permite que as capacidades de diferentes tipos de dispositivos de armazenamento possam ser combinadas.

A virtualização de armazenamento ajuda o administrador de armazenamento executar as tarefas de backup, arquivamento e recuperação mais facilmente e em menos tempo pela simplificação da complexidade real de uma rede SAN (Storage Area Network) subjacente.

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Características da Virtualização

Porque a tecnologia de virtualização é fundamental para Cloud Computing?

A virtualização possui três características que a tornam ideal para o Cloud Computing:

  1. Particionamento: Na virtualização, muitos sistemas operacionais e aplicações podem ser instaladas em um único hardware físico e compartilhadas por muitas máquinas virtuais.
  2. Isolamento: Cada máquina virtual é isolada das demais máquinas virtuais que compartilham a mesma máquina física. Isto garante que, em caso de crash de uma máquina virtual, as demais não sejam afetadas.
  3. Encapsulamento: Uma máquina virtual pode  ser dimensionada na medida de uma única aplicação. Assim, várias aplicações que necessitariam de uma só máquina física podem ser instaladas em máquinas individuais que encapsulam, isto é, fazem com que os problemas em uma aplicação não atinjam outra aplicação.

Eis algumas formas de Virtualização e como elas ajudam o Cloud Computing:

  • Memória  Virtual: O espaço em disco é sempre  bem maior e mais barato do que o espaço em memória. As técnicas de virtualização de memória utilizam espaço em disco para armazenar informação de memória ociosa. Somente quando em uso a informação é alocada em um espaço de memória real para dispor das vantagens da memória que  estão relacionadas à rapidez de acesso. Esta técnica funciona muito bem quando há escala de uso da memória. È uma espécie de multiplexação estatística do uso da memória.
  • Software: softwares que emulam um computador completo. Assim, um computador potente pode operar como se fosse 20 computadores. Imagine um Datacenter com milhares de computadores que pode migrar para um Datacenter que disponha de apenas algumas centenas. Isto acarreta uma economia de escala muito grande, não só em termos de hardware, como em termos de energia, espaço físico, climatização e manutenção.

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