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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
Engenharia da Computação
LEANDRO SOUZA CARNEIRO
VIRTUALIZAÇÃO OPEN SOURCE PARA PEQUENAS E
MÉDIAS EMPRESAS
Itatiba
2012
2
LEANDRO SOUZA CARNEIRO – R.A. 002200800210
VIRTUALIZAÇÃO OPEN SOURCE PARA PEQUENAS E
MÉDIAS EMPRESAS
Itatiba
2012
Monografia apresentada ao Curso de
Engenharia de Computação, como requisito
parcial para obtenção do título de Bacharel
em Engenharia de Computação.
Orientador: Prof. Ms. Rodrigo Luis Nolli
Brossi
3
A memória de meu pai,
exemplo de sucesso, homem e pai de família.
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente ao meu pai, Jurandir de Souza Carneiro, que infelizmente
não está mais neste mundo, pela dedicação e incentivo dados a mim. A minha mãe, Roseli
Maria Del Roy Carneiro, que continuou forte e me apoiando nesta trajetória. A minha
namorada, Carla Ribeiro Babo, por me ajudar e apoiar durante esses anos.
Ao Fábio Roberto Oliveira, amigo e tutor profissional, que está sempre ao meu lado
ensinando-me e encaminhando-me, o qual foi responsável pelo interesse no assunto
pesquisado.
Ao Prof. Rodrigo Luis Nolli Brossi, orientador, professor e amigo, que ajudou com
que este estudo fosse bem elaborado.
Agradeço finalmente aos amigos de classes, que por todos estes anos sempre
compartilharam conhecimento sobre diversos assuntos.
5
"Limitações são fronteiras
criadas apenas pela nossa mente."
Provérbio Chinês
6
RESUMO
Nos dias de hoje, virtualização é um tema muito abrangente que se tornou, de certa forma,
comum. Atualmente, podem-se encontrar máquinas virtuais em notebooks de uso pessoal,
estações de trabalho e em servidores, isso devido sua alta empregabilidade, seja em aproveitar
recursos de outro sistema operacional para uso doméstico, interpretação de bytecodes Java em
uma fábrica de software, ou ainda para fornecer servidores virtualizados. Para as empresas, a
virtualização de servidores é uma solução que gera economia de espaço físico, diminui custos
com o resfriamento dos servidores físicos, e ainda, faz melhor uso do hardware adquirido,
maximizando seus recursos. Porém, para realizar um projeto desses é necessário pensar em
custos, um dos fatores críticos para o impedimento da implantação em pequenas e médias
empresas é o preço de licenças dos softwares de virtualização. Por esse motivo, este trabalho
visa apresentar, com base em estudos bibliográficos, conceitos de virtualização de servidores,
bem como os softwares geralmente empregados e algumas de suas características. Também
serão demonstrados os benefícios e problemas de projetos de virtualização através de casos de
mercado. Ainda, o trabalho consta com a apresentação de um ambiente de virtualização open
source através da solução KVM, que é a resposta para a implantação de projetos em empresas
que não disponibilizam de verba para investimento e aquisição de softwares proprietários.
Palavras-chave: virtualização. servidores. KVM.
7
ABSTRACT
Nowadays, virtualization is a very embracing theme which, in some ways, common.
Presently, virtual machines can be found in personal use notebooks, workstation and servers,
due to the high employability to utilize resources of other operational systems for domestic
use, to interpretation of bytecodes or to provide virtual servers. For companies, the server
virtualization is a solution which generates saving of space, decreases costs with cooling and
makes better use of the hardware purchased. However, to realize a project like these is
necessary to analyze the costs, one of the critical factors for implantation impediment in small
and medium companies is the software virtualization license price. Therefore, this study aims
to present, based on bibliographical studies, concepts of server virtualization, also the
softwares usually used and some propriets of these. Besides, will be demonstrated the benefits
and problems of a virtualization project through cases. The work also includes a presentation
of an open source virtualization environment based KVM solution, which is the answer to the
implantation of projects in companies which do not provide the budget for invest and
acquisition proprietary softwares.
Key words: virtualization. servers. KVM.
8
LISTA DE SIGLAS
ACPI Advanced Configuration and Power Interface
AMD Advanced Micro Devices
AMD-V AMD Virtualization
API Application Program Interface
APIC Advanced Programmable Interrupt Controller
AT&T American Telephone & Telegraph
BSD Berkeley Software Distribution
CD Compact Disc
CIDR Classless Inter-Domain Routing
CPU Central Processing Unit
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
DNS Domain Name System
DVD Digital Versatile Disc
GB Gigabyte
GE General Eletric
GHz GigaHertz
HP Hewlett-Packard
HTTP Hypertext Transfer Protocol
IAAS Infrastructure as a Service
IBM International Business Machines
ICMP Internet Control Message Protocol
IP Internet Protocol
ISA Instruction Set Architecture
iSCSI Internet Small Computer System Interface
IVT Intel Virtualization Technology
JVM Java Virtual Machine
KVM Kernel-based Virtual Machine
LUN Logical Unit Number
9
MAC Media Access Control
Mbps Megabits Per Second
MV Máquina Virtual
NAT Network Address Translation
QEMU Quick Emulator
RAM Random Access Memory
RFB Remote Framebuffer
RHEV Red Hat Enterprise Virtualization
SAAS Software as a Service
SO Sistema Operacional
SSH Secure Shell
TB Terabyte
TI Tecnologia da Informação
USB Universal Serial Bus
VLAN Virtual Local Area Network
VM Virtual Machine
VMM Virtual Machine Monitor
VNC Virtual Network Computing
VPS Virtual Private Server
10
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Interfaces de um SO............................................................................................ 17
FIGURA 2 - Máquina Virtual de Processo............................................................................... 18
FIGURA 3 - Tipos de Máquina Virtual de Sistema.................................................................. 19
FIGURA 4 - Virtualização Total............................................................................................... 21
FIGURA 5 - Paravirtualização................................................................................................. 21
FIGURA 6 - vSphere Web Client............................................................................................. 23
FIGURA 7 - Hyper-V Manager............................................................................................... 24
FIGURA 8 - XenCenter............................................................................................................ 25
FIGURA 9 – RHEV Manager.................................................................................................. 26
FIGURA 10 - Virtualização com KVM....................................................................................29
FIGURA 11- Migração ao vivo................................................................................................ 31
FIGURA 12 - Verificação das flags do processador................................................................. 36
FIGURA 13 - Instalação dos pacotes....................................................................................... 37
FIGURA 14 - Verificação do Módulo kvm.............................................................................. 37
FIGURA 15 - Interface de rede 'virbr0'.................................................................................... 38
FIGURA 16 - Criação e configuração das interfaces virtuais.................................................. 39
FIGURA 17 - Interfaces de rede............................................................................................... 40
FIGURA 18 - Virt-Manager ao fundo, com mouse destacando o botão de criação
de máquina virtual e o assistente de criação frente .......................................... 41
FIGURA 19 - Criação da Máquina Virtual............................................................................... 42
FIGURA 20 - Instalação do Sistema Operacional em máquina virtual através de VNC......... 43
FIGURA 21 - Adicionar Servidor I.......................................................................................... 45
FIGURA 22 - Adicionar servidor II......................................................................................... 46
FIGURA 23 - Tela geral de criação de MV.............................................................................. 48
FIGURA 24 - Tela de parametrização de disco e drive virtual................................................ 48
FIGURA 25 - Configurações da placa de rede......................................................................... 49
FIGURA 26 - Máquina virtual criada com sucesso................................................................ 50
FIGURA 27 - Opções de gerenciamento de máquina virtual................................................... 51
FIGURA 28 - Confirmação de migração da máquina virtual.................................................. 52
FIGURA 29 - Migração e requisições ICMP............................................................................ 53
v
11
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO............................................................................................................................... 13
OBJETIVOS.................................................................................................................................... 14
METODOLOGIA........................................................................................................................... 15
1 CONCEITOS................................................................................................................................ 16
1.1 CONCEITOS BÁSICOS............................................................................................................ 16
1.2 INTERFACES............................................................................................................................ 17
1.3 TIPOS DE MÁQUINAS VITUAIS........................................................................................... 18
1.4 O HARDWARE.......................................................................................................................... 19
2 MODOS DE VIRTUALIZAÇÃO............................................................................................... 20
2.1 EMULAÇÃO E SIMULAÇÃO.................................................................................................. 20
2.2 VIRTUALIZAÇÃO PARCIAL, PARAVIRTUALIZAÇÃO E VIRTUALIZAÇÃO
COMPLETA...................................................................................................................................... 21
3 O MERCADO E A VIRTUALIZAÇÃO.................................................................................... 22
3.1 VIRTUALIZADORES................................................................................................................ 22
3.1.1 VMware.................................................................................................................................... 23
3.1.2 Microsoft Hyper-V………………………………………………………………………...… 24
3.1.3 Citrix XenServer...…………………………………………………………………………… 25
3.1.4 Red Hat Enterprise Virtualization…………………………………………………………… 26
3.2 CLOUD COMPUTING e VPS………………………………………………………………… 27
3.3 CASES – VIRTUALIZAÇÃO EMPRESARIAL........................................................................ 27
4 KVM (KERNEL-BASED VIRTUAL MACHINE)..................................................................... 28
4.1 HISTÓRIA.................................................................................................................................. 28
4.2 FUNCIONAMENTO.................................................................................................................. 28
4.3 RECURSOS................................................................................................................................ 30
4.4 INSTALAÇÃO............................................................................................................................ 31
12
4.4.1 Sistemas Operacionais............................................................................................................. 31
4.4.2 Pacotes da Instalação................................................................................................................ 32
4.5 GERENCIADORES DE MÁQUINAS VIRTUAIS PARA KVM.............................................. 33
5 IMPLEMENTAÇÃO DO AMBIENTE DE VIRTUALIZAÇÃO............................................ 34
5.1 DEFINIÇÕES DO AMBIENTE................................................................................................. 34
5.2 INSTALAÇÃO E CONFIGURAÇÃO DOS SERVIDORES KVM........................................... 35
5.2.1 Instalação do KVM.................................................................................................................. 35
5.2.2 Configuração da Rede.............................................................................................................. 38
5.3 A CRIAÇÃO DE UMA MÁQUINA VIRTUAL......................................................................... 40
5.4 GERENCIAMENTO DO AMBIENTE VIA CONVIRT............................................................ 43
5.4.1 Instalação do ConVirt............................................................................................................... 44
5.4.2 Adicionar servidores KVM...................................................................................................... 45
5.4.3 Criação de uma máquina virtual pelo ConVirt......................................................................... 46
5.4.4 Gerenciamento de uma máquina virtual pelo ConVirt............................................................. 50
6 BENEFÍCIOS E RISCOS DA VIRTUALIZAÇÃO.................................................................. 55
7 CONCLUSÃO.............................................................................................................................. 56
REFERÊNCIAS.............................................................................................................................. 57
ANEXOS.......................................................................................................................................... 62
ANEXO A – Histórico De Comandos Executados No Servidor KVM-HP...................................... 63
ANEXO B – Histórico De Comandos Executados No Servidor KVM-AVELL.............................. 65
ANEXO C – Histórico De Comandos Executados No Servidor Virtual CONVIRT........................ 67
13
INTRODUÇÃO
A virtualização é um dos assuntos mais discutidos atualmente na área de tecnologia
da informação (TI), porém o conceito de máquina virtual é antigo.
De acordo com CARISSIMI, na década de 60, os grandes e caros mainframes
necessitavam serem compartilhados entre os usuários que desejavam acessá-los
simultaneamente, este seria o primeiro passo para a virtualização, porém a motivação maior
para o estudo da tecnologia era a incompatibilidade entre as aplicações que deveriam ser
executadas nos mainframes.
Nos anos 70 a IBM desenvolveu um mainframe capaz de juntar a multiprogramação
e máquina estendida, a qual uma máquina virtual espelha exatamente o hardware verdadeiro.
Segundo VERAS, ao passar dos anos os computadores foram se tornando menores e
mais comuns, os sistemas operacionais também evoluíram e convergiram em três linhagens
(Unix, Macintosh e Microsoft) que contemplavam públicos alvos distintos, sendo assim,
softwares distintos, tornando a virtualização um tema pouco abordado. O avanço dos
processadores, interfaces de redes e plataformas de desenvolvimento, tornaram os sistemas
distribuídos cada vez mais comuns.
Ainda por VERAS, máquinas virtuais se tornaram mais conhecidas com o
aparecimento da linguagem Java, na qual os softwares não são desenvolvidos para uma
linhagem de sistema operacional mencionado a cima, mas para a Java Virtual Machine
(JVM), uma máquina virtual que funciona como interpretador de bytecodes, forma
intermediaria de código, Java. A JVM pode ser instalada em sistemas operacionais que se
tornaram padrões nos servidores, Unix-like, Solaris e Microsoft.
Hoje em dia empresas mostram-se interessadas pela virtualização por questões
físicas, financeiras e de aproveitamento de recursos. Porém, ao pensar na solução de
virtualização é necessário o estudo de fatores importantes como gastos para implementação
do projeto, desde a compra de servidores e storages á licenças para os softwares de
virtualização. Por esta razão, há no mercado soluções livres, ou seja, que podem ser utilizadas
corporativamente sem que haja gastos, diminuindo assim o preço do projeto. Desta maneira,
este trabalho apresenta solução de virtualização para pequenas e medias empresas, que não
dispõem de grande verba para a implantação de soluções de virtualização, através de
conceitos teóricos e práticos.
14
OBJETIVOS
Este trabalho tem por objetivo explicar, de forma perfunctória, os conceitos de
virtualização, bem como os tipos de virtualizadores e seus recursos, sempre com foco na
virtualização de servidores.
Demonstrar os benefícios e problemas em um projeto de virtualização, elucidar sobre
contingência na virtualização e comentar as tendências do mercado sobre o assunto.
Criar um ambiente de virtualização totalmente open source baseado em Linux e
Kernel-based Virtual Machine (KVM), concentrando os dados dos discos rígidos virtuais em
storage.
15
METODOLOGIA
Para conhecer o conceito e os recursos da virtualização será realizado estudo
bibliográfico sobre o assunto. Também serão apresentados tipos de virtualizadores e como
eles atuam. Em seguida será estudado através de referências bibliográficas e cases de mercado
a importância da virtualização e o beneficio para as empresas.
Será apresentada a solução KVM com um detalhamento maior, da história à
instalação, com intuito de preparar o ambiente de virtualização, baseado em referências
bibliográficas.
Este trabalho também realizará pesquisa bibliográfica sobre os benefícios e
problemas em adotar a virtualização.
16
1 CONCEITOS
1.1 Conceitos Básicos
É importante entender que, segundo VIEIRA, há dois tipos de máquinas virtuais,
uma destinada a aplicações, chamada máquina virtual de processos e outra à sistemas, o
monitor de máquinas virtuais, ou hypervisor. Com tudo, também é relevante conhecer que o
hypervisor pode fornecer virtualização total ou para-virtualização.
Como mencionado, a virtualização começou nos anos 60 e 70 em grandes
computadores da época que geravam cópias fieis ou distintas do seu ambiente de forma
virtual, com o conceito de máquina estendida.
TANENBAUM (2007) conceitua virtualização pela possibilidade de estender ou
comutar um recurso, ou uma interface, existente por outro, a fim de obter comportamento
semelhante. Assim sendo, a partir de um hardware real vários hardwares virtuais podem ser
disponibilizados, possibilitando a criação de várias máquinas virtuais.
Para entender o que é máquina virtual é importante relembrar dois conceitos,
processos e hierarquia.
Processo, segundo TANENBAUM (2003), é a abstração de um programa em
execução em um ambiente compartilhado, composto por memória e registradores lógicos. A
constante troca de contexto, dado pelo salvamento do estado da memória e pela alternância
entre os registradores lógicos nos registradores físicos, da impressão de todos os programas
serem executados ao mesmo tempo. Logo, pode-se assumir que um processo é um tipo de
máquina virtual que executa um único programa.
Para CARISSIMI, hierarquia pode ser definida em computação como a estruturação
em camadas com níveis desiguais de abstrações e interfaces.
17
1.2 Interfaces
Em um sistema computacional, CARISSIMI afirma que geralmente se encontram
três tipos de interfaces: instruções de máquina privilegiadas; instruções de máquina não
privilegiadas; e a interface aplicativa de programação, como ilustrado pela FIGURA 1.
Fonte: CARISSIMI, A. Virtualização: da teoria a soluções.
FIGURA 1 - Interfaces de um SO
Ainda por CARISSIMI, os processadores detém um conjunto de instruções de
máquina, divididas em privilegiadas e não privilegiadas, chamado de Instruction Set
Architecture (ISA), o qual gera a interface entre software e hardware. Esta subdivisão cria
níveis que separam os programas entre o nível usuário, aquele em que o software pode apenas
executar instruções não privilegiadas, e o nível de programas com privilégios especiais, como
um sistema operacional, que pode executar qualquer tipo de instrução.
Seguindo a linha de raciocínio de CARISSIMI, outra interface é dada pelas
instruções de máquina não privilegiadas e as chamadas do sistema. Nesta, é possível que os
programas de usuários acessem de forma indireta e supervisionada os recursos de hardware,
possibilitando a execução de instruções não privilegiadas direto no processador.
A terceira interface relata CARISSIMI, é chamada de interface aplicativa de
programação, Application Program Interface (API), é dada pela chamada a funções de
bibliotecas que ocultam as chamadas de sistema.
18
1.3 Tipos de Máquinas Virtuais
SEO afirma que as máquinas virtuais podem ser concebidas de duas formas. A
máquina virtual de processo, ou seja, um programa que fornece um ambiente de execução de
outras aplicações, como a JVM, ou que emule chamadas de sistemas operacionais,
representada na FIGURA 2. Ou então a máquina virtual de sistema, uma camada de software,
denominada de monitor de máquina virtual, Virtual Machine Monitor (VMM).
Fonte: CARISSIMI, A. Virtualização: da teoria a soluções.
FIGURA 2 - Máquina Virtual de Processo
Ainda segundo SEO, esta nova camada pode estar acima da camada de hardware,
criando o conceito de Bare-Metal, ou seja, a virtualização que está antes da camada do
sistema operacional, ou então em seu núcleo. Em algumas literaturas o VMM neste modo é
nomeado hypervisor tipo 1, ou então nativo.
Há a possibilidade do monitor de máquina virtual ser criado a cima de um sistema
operacional. Nesta maneira é chamado de hypervisor tipo 2. Porém, como não há padrões
definidos de nomenclatura, muitos autores abstraem os termos e tratam o monitor de máquina
virtual apenas como hypervisor, a seguir FIGURA 3 ilustrando os dois tipos de hypervisor.
19
Fonte: software.intel.com
FIGURA 3 - Tipos de Máquina Virtual de Sistema
CARISSIMI relata que o VMM é fornecido toda vez que o computador estiver
ligado, realizando a proteção do sistema operacional ao acesso direto dos recursos físicos e
possibilitando que seja consumida simultaneamente por diferentes programas.
Ao se tratar de máquinas virtuais, surge o conceito simples de hóspede e hospedeiro.
O hospedeiro é a máquina física onde as máquinas virtuais, chamadas de hóspedes, estão
sendo executadas.
1.4 O Hardware
Para haver virtualização é imprescindível que o processador auxilie o software na
execução de tarefas. Nos anos 70, POPEK e GOLDBERG (1974), afirma que foram
introduzidas três propriedades necessárias para o suporte a virtualização: eficiência, controle
de recursos e equivalência. Estas propriedades têm por característica assegurar o isolamento, a
estabilidade e legitimidade de uma máquina virtual.
Para garantir que os processadores pequenos, de arquitetura x86 de 32 ou 64 bits,
fossem capazes de suportar a virtualização os fabricantes Advanced Micro Devices (AMD) e
Intel os aprimoraram criando a tecnologia AMD Virtualization (AMD-V) e Intel
Virtualization Technology (Intel VT), que embora tenham as mesmas funcionalidades não são
compatíveis.
20
2 MODOS DE VIRTUALIZAÇÃO
2.1 Emulação e Simulação
As técnicas de simulação, por LOTTI e PRADO, são baseadas em manter modelos
matemáticos que dadas as entradas e condições de funcionamento de um sistema, os
resultados esperados de retorno seja semelhante ao de um ambiente real, por exemplo, em um
simulador de voo.
Já as técnicas de emulação consistem em criar uma camada de software, que segundo
MARSHALL, REYNOLDS, e MCCRORY (2006), faz a tradução de todas as instruções da
máquina emulada para a máquina hospedeira, por exemplo, a emulação de uma plataforma de
8 bits, no caso de um emulador de videogame antigo.
2.2 Virtualização Parcial, Virtualização Completa e Paravirtualização
A virtualização parcial, segundo LOTTI e PRADO, foi um marco histórico da
virtualização, este tipo consiste em promover a virtualização por espaços de endereçamento
em que a máquina virtual simula várias instâncias de um hardware abaixo dela. A partir deste
modelo surgiu a virtualização completa.
CARISSIMI afirma que, a virtualização total, apresentada na FIGURA 4, promove
uma cópia virtual da camada de hardware, desta maneira, as aplicações são executadas
exatamente como seriam em um hardware original. Assim, o sistema operacional virtualizado
não necessita ser modificado para executar sobre um monitor de máquinas virtuais. Porém há
custos para este modelo, como todas as instruções não serão modificadas, deve-ser haver o
teste destas para identificar se são ou não sensíveis, consumindo processamento. Também há
o fator de que a imitação do exato comportamento de cada dispositivo é complicada, sendo
necessário criar um VMM que suporte genericamente um conjunto de dispositivos. Ainda há a
21
questão de que cada sistema operacional é implementado de uma forma e o hypervisor deve
ser flexível a ponto superar estes desencontros, por exemplo, em uma paginação de memória,
isto contribui para a queda do desempenho.
Fonte: CARISSIMI, A. Virtualização: da teoria a soluções.
FIGURA 4 - Virtualização Total
No caso da paravirtualização, representada na FIGURA 5, o objetivo é apresentar
técnicas para solucionar os problemas da virtualização total. Segundo LAUREANO e
MAZIERO o sistema virtualizado é modificado a cada instrução sensível, logo o teste de cada
instrução que poderia acessar diretamente os recursos físicos e abalar a integridade das
máquinas virtuais não se torna mais necessário. Também há drivers na VMM que facilitam a
comunicação aos dispositivos de hardware real.
Fonte: CARISSIMI, A. Virtualização: da teoria a soluções.
FIGURA 5 - Paravirtualização
22
3 O MERCADO E A VIRTUALIZAÇÃO
A terceirização nas empresas faz-se presente em diversos setores, a principal
vantagem desta se da pelo fato de não ser necessário manter funcionários próprios no seu
quadro, basta contratar o serviço em questão, explica GIOSA.
Na TI a terceirização também é frequente, BERNSTORFF e CUNHA apresentam em
seu estudo que empresas como Settle fornecem serviços de banco de dados aos seus clientes.
Neste caso não seria necessário a presença de um administrador de banco de dados na folha e
pagamento das empresas clientes.
Porém não são apenas pessoas que são terceirizadas, atualmente as empresas buscam
reduzir custos também na compra de equipamentos e softwares, um exemplo de software
como um serviço (SaaS) é a solução Google Docs, do Google, no qual é possível fazer uso de
editores de texto ou criar planilhas, sem a necessidade de adquirir ou instalar alguma solução.
Para equipamentos a empresa Locaweb, por exemplo, especialista em hospedagem e
armazenamento, tem soluções do tipo infraestrutura como um serviço, Infraestructure as a
Service (IaaS) em inglês, ou seja, as empresas não necessitam comprar servidores e switches,
basta apenas contratar o serviço.
3.1 Virtualizadores
Dentre as soluções disponibilizadas no mercado para virtualização de servidores
destacam-se as empresas VMware, Microsoft, Citrix e Red Hat, com os produtos vSphere,
Hyper-V, XenServer e Red Hat Enterprise Virtualization (RHEV) respectivos. Este estudo
apresentará de forma perfunctória as características destas soluções.
23
3.1.1 VMware
As soluções corporativas da empresa VMware são as mais conhecidas, são
totalmente bare-metal e dotada de vários recursos, porém são soluções proprietárias e caras.
Atualmente foi lançado o vSphere 5, uma plataforma completa de virtualização que,
segundo a própria VMware, converge na arquitetura ESX de hypervisors para virtualização de
computadores, esta arquitetura também é proprietária e foi desenvolvida pela VMware.
Para realizar o gerenciamento do ambiente a VMWare disponibiliza o gerenciador
vSphere Client, exemplificado na FIGURA 6. As versões mais novas deste gerenciador são
web.
Esta solução destaca-se por ter suporte a novas tecnologias como USB 3.0 e smart-
cards, também por prover suporte a gráficos avançados, além de suportar máquinas virtuais
extremamente potentes com mais de 32 CPUs e 1TB de RAM.
Fonte: vmware.com
FIGURA 6 – vSphere Web Client
24
3.1.2 Microsoft Hyper-V
O Hyper-V é a solução da Microsoft para virtualização de computadores. Este
produto utiliza a técnica de bare-metal.
Segundo a Microsoft, a última versão disponível no mercado é o Hyper-V Server
2008 R2, que para ser acessado é necessário uma licença do Windows Server 2008.
Para o gerenciamento das máquinas virtuais, utiliza-se o Hyper-V Manager,
exemplificado na FIGURA 7, uma aplicação que está presente nos recursos do Windows e
pode ser ativado no servidor ou em computadores clientes que executam o Windows 7.
A solução é bem completa, porém como os produtos Microsoft, é proprietária e de
custo elevado. Contudo, pode ser bem aceita por empresas parceiras a este fornecedor ou para
aquelas que não detêm de expertise em ambientes Unix-like.
Fonte: microsoft.com
FIGURA 7 – Hyper-V Manager
25
3.1.3 Citrix XenServer
Em 2007, segundo o site da Citrix, a empresa comprou a XenSource, a qual
desenvolvia softwares para virtualização. Hoje o XenServer é uma forte solução de
virtualização para servidores no mercado.
Este produto opera adicionando um módulo Xen para virtualização no kernel do
Linux, categorizando assim a virtualização bare-metal.
O XenServer conta com o XenCenter, FIGURA 8, uma solução web para o
gerenciamento do ambiente, porém, por se tratar de XEN, outras ferramentas podem ser
utilizadas.
Atualmente o XenServer é disponibilizado no mercado nas modalidades gratuita e
Premium, esta ultima é paga.
Fonte: citrix.com
FIGURA 8 – XenCenter
26
3.1.4 Red Hat Enterprise Virtualization
A empresa Red Hat, especialista em soluções envolvendo distribuição Linux para
empresas desenvolveu o Red Hat Enterprise Virtualization, uma ferramenta de virtualização
baseada em KVM.
Segundo a Red Hat, o RHEV suporta máquinas virtuais com mais de 64 CPUs
virtuais e 512GB de RAM. O gerenciamento pode ser feito através do RHEV Manager,
exemplificado na FIGURA 9.
Esta solução esta tem bastante espaço no mercado, principalmente naquelas que
usam o Red Hat Enterprise Linux, a distribuição Linux deste fornecedor.
Fonte: redhat.com
FIGURA 9 – RHEV Manager
27
3.2 Cloud Computing e VPS
No mercado atual, o conceito de IaaS está bem consolidado e significa a contratação
de uma empresa para disponibilizar servidores, ao invés de compra-los e armazena-los. A
vantagem desta alternativa é o fato de que a empresa contratante não precisa se preocupar em
criar salas especiais para manter os servidores resfriados e com alta disponibilidade, basta
apenas um link de internet para conseguir acessar o servidor contratado.
Ao solicitar um serviço de IaaS, há as opções de ser ou um servidor virtual privado,
Virtual Private Server (VPS) em inglês, ou em nuvem, Cloud, ou ainda um servidor físico
alocado no DataCenter do fornecedor do serviço.
Segundo a empresa Locaweb do ramo de virtualização e hospedagem, o VPS, como
o próprio nome informa, é um servidor virtual, porém este está sendo executado sobre uma
máquina física conhecida, caso aconteça falha no servidor hóspede as máquinas virtuais serão
afetadas.
Ainda de acordo com a Locaweb, na modalidade Cloud o servidor virtual contratado
está em uma floresta de servidores de virtualização e é difícil de saber ao certo onde está
sendo executado, pois há dinamismo e a máquina virtual migra entre os servidores físicos, ao
acontecer falha em um destes, a máquina virtual pode ser movimentada a outro servidor sem
que haja perdas.
3.3 Cases – Virtualização Empresarial
Segundo a COMPUTERWORLD, a virtualização em corporações está bem
difundida, um exemplo é a General Eletric (GE) que criou uma unidade global de integração e
gerenciamento da infraestrutura de TI, aponta que 60% dos servidores na américa latina são
virtualizados. A GE economiza 1.4 milhões de dólares com a virtualização de seus servidores.
Além do mercado mundial, o setor de pesquisa também utiliza do recurso de
consolidação de servidores, a Organização Europeia de Pesquisa Nuclear, de acordo com
GREENEMEIER, planeja dividir quatro mil servidores físicos em trinta e cinco mil
servidores virtuais, economizando energia e resfriamento.
28
4 KVM (KERNEL-BASED VIRTUAL MACHINE)
O Kernel-based Virtual Machine, ou KVM como é conhecido, foi desenvolvido
primeiramente pela empresa Qumranet Technologies, segundo KIVITY, líder dos
desenvolvedores do projeto, KVM é um sistema de virtualização para arquitetura x86 baseada
em Linux capaz de executar várias máquinas virtuais isoladamente, semelhante as soluções de
virtualização e emulação concorrentes.
4.1 História
No começo dos anos 2000, a Qumranet Technologies começou a desenvolver a
solução de virtualização KVM, um projeto que segundo KIVITY era simples e relativamente
pequeno, contendo apenas, aproximadamente, dez mil linhas de código, diferentemente das
soluções concorrentes da época, como o VMware ou XEN.
Em 2008, a Red Hat adquiriu a Qumranet visando dar continuidade aos projetos de
virtualização e ofertar o KVM em sua distribuição Linux, o Red Hat Enterprise Linux,
segundo o site da própria Red Hat.
4.2 Funcionamento
Para compreender o funcionamento do KVM é necessário entender que este utiliza
um software chamado QEMU. De acordo com o site do QEMU, este é um software de código
aberto que pode trabalhar como emulador ou virtualizador.
Segundo a Red Hat, o módulo do KVM foi incluído ao kernel do Linux desde a
versão 2.6.20. A IBM menciona que este módulo transforma o kernel Linux em um
hypervisor.
29
TANEMBAUM diz que um processo tem dois modos de execução: O modo kernel,o
qual pode ser executado instruções de máquina privilegiadas e o modo usuário, onde apenas
instruções não privilegiadas são aceitas. Porém, como uma máquina virtual é um processo
mais complexo que um processo comum e necessita de maior prioridade além da garantia de
integridade, de acordo com a IBM, ao adicionar o módulo KVM ao kernel é criado um
terceiro modo, o modo convidado.
Neste novo modo, é adicionado o dispositivo kvm, em “/dev/kvm”, que permite que
cada máquina virtual tenha seu próprio espaço de endereço de memória separado do kernel ou
de qualquer outra máquina virtual que esteja sendo executada. Ainda pela IBM, os
dispositivos em /dev são comuns a todos os usuários, mas não em /dev/kvm, neste cada
processo de máquina virtual abre um mapa diferente, suportando assim o isolamento.
O modo convidado, explica a IBM, serve para executar algumas instruções dos
sistemas operacionais convidados, ou seja, dos sistemas operacionais que estão sendo
executados em uma máquina virtual.
Segundo a IBM, o KVM trabalha com um QEMU levemente modificado para
virtualizar a entrada e saída. Cada requisição de entrada e saída de um sistema operacional
convidado é interceptada e redirecionada ao modo de usuário para que o QEMU as emule, a
FIGURA 10 demonstra a virtualização de uma máquina virtual através do KVM.
Fonte: Adaptado de IBM. Discover the Linux Kernel Virtual Machine.
FIGURA 10 - Virtualização com KVM
30
4.3 Recursos
Dentre os recursos do KVM destaca-se sua alta capacidade de virtualizar máquinas
muito potentes com dezenas de CPUs virtuais e muita RAM. Porém, um recurso interessante
do KVM é a possibilidade tanto da migração offline quanto da migração ao vivo.
A Red Hat diz que a migração consiste em transferir uma máquina virtual de um
servidor para outro, porém para que isso ocorra o disco virtual deve estar em uma área
compartilhada entre ambos servidores.
A migração ao vivo, ou live migration em inglês, segundo a Red Hat é a transferência
da memória da máquina virtual que está em execução para outro servidor de virtualização, a
FIGURA 11 faz uma representação esquemática do processo. Toda modificação nas páginas
de memória da máquina virtual são monitoradas ao iniciar a migração.
De acordo com a Red Hat, numa primeira iteração é enviado ao servidor destino
todas as informações memória da máquina virtual, porém ao passo que as informações
trafegam para outro servidor, há alteração nas páginas de memória, então há mais iterações
entre os servidores para o envio da memória alterada. Estas iterações acontecem até que as
duas máquinas estejam completamente sincronizadas, após isto a máquina virtual é suspensa
no servidor que estava sendo executada, após isto é carregado o valor dos registradores na
máquina virtual no outro servidor e então passa a ser executada normalmente.
O interessante, ainda de acordo com a Red Hat, é o fato de que a máquina virtual fica
totalmente operante enquanto está migrando de servidores, ou seja, nenhuma informação é
perdida. Porém este método é mais lento do que a migração com a máquina virtual desligada
ou suspensa.
De acordo com o site do KVM, a migração de máquinas virtuais pode ser feita entre
servidores com processadores Intel e AMD, respeitando o fato de que servidores com
processadores 32bits somente serão capazes de receber máquinas virtuais vindas de servidores
com processadores com palavra de igual tamanho. Desta maneira, ao criar um ambiente de
virtualização não é necessário manter a fidelidade em uma linha especifica de processadores.
31
Fonte: Adaptado de technet.microsoft.com
FIGURA 11 - Migração ao vivo
4.4 Instalação
A instalação do KVM e a execução das máquinas virtuais, como aponta a IBM, não
tem um requisito mínimo quanto a hardware, exceto possuir um processador dotado das
tecnologias para a virtualização mencionadas nesta monografia, porém como este servidor
será utilizado para executar máquinas virtuais com sistemas operacionais completos é
recomendado que possua pelo menos 2GB de memória RAM e um processador Dual Core
1,5GHz. Atualmente o KVM pode ser instalado em processadores 32 e 64 bits além de alguns
modelos de PowerPC, informa o site do KVM.
4.4.1 Sistemas Operacionais
O Kernel-based Virtual Machine, como o próprio nome sugere, é baseado no Kernel
do Linux, porém este não é o único sistema operacional onde se pode ser instalado, no site do
KVM há a informação de esta solução é suportada em BSD’s.
32
No tópico 4.2 foi explicado que os módulos do KVM são nativos em Linux kernel
2.6.20 ou superiores, no entanto, não há problemas em instalar estes módulos em kernel mais
antigo como 2.6.18 utilizado no Red Hat Enterprise Linux 5.
São muitas as distribuições onde se pode instalar o KVM, porém as mais utilizadas
no mercado para este fim são a OpenSUSE, Debian, Fedora e Red Hat Enterprise Linux, ou
sua versão da comunidade, o CentOS.
4.4.2 Pacotes da Instalação
A instalação é, comumente, realizada através dos pacotes encontrados nos repositório
da distribuição emprega como servidor, estes são facilmente adquiridos e instalados pelo
gerenciador de pacotes.
Para agilizar a instalação, é possível instalar o grupo de pacotes KVM que já inclui
tudo que é necessário ou então instalar oito pacotes, sendo eles ‘kmod-kvm’, ‘kvm’, ‘kvm-
qemu-img’, ‘kvm-tools’, ‘python-virtinst’, ‘virt-manager’, ‘uml_utilities’ e ‘bridge-utils’,
segundo a NixCraft.
Ainda segundo a equipe NixCraft, o ‘kmod-kvm’ é responsável pelo adicionamento
do módulo kvm ao kernel, já o pacote ‘kvm’ é a própria solução KVM, o pacote ‘kvm-qemu-
img’ contém o utilitário do QEMU para as imagens do disco, ‘kvm-tools’ são ferramentas
para debug e diagnostico do KVM, módulos Python e utilitários para a instalação de máquinas
virtuais são adicionados ao instalar o ‘python-virtinst’, ‘virt-manager’ contém ferramentas
para gerenciamento das máquinas virtuais, ‘uml_utilities’ e ‘bridge-utils’ contém as
ferramentas necessárias para criar bridges entre placas de rede, esta ponte é responsável por
fazer a comunicação entre a placa de rede física com as placas de redes virtuais.
33
4.5 Gerenciadores de Máquinas Virtuais para KVM
Ao instalar o KVM, é instalado um gerenciador de máquinas virtuais chamado
‘Virtual Machine Manager’ ou simplesmente ‘Virt-Manager’, este gerenciador também se faz
presente quando instalado o XEN. Segundo o site do Virt-Manager, este programa é escrito
em Python e tem como base a API LibVirt, cuja funcionalidades são capazes de interagir com
os mais diversos hypervisors do mercado.
No entanto, o Virt-Manager é uma aplicação desktop, o que pode gerar alguns
problemas para os administradores, pois seria necessário tê-lo instalado para gerenciar os
servidores. Entretanto, no momento da instalação, também é adicionada ao servidor a
ferramenta ‘virsh’, que segundo a Red Hat, trata-se de um gerenciador texto baseado na API
mencionada acima, ajudando assim, os administradores visto que pode ser acessado através de
qualquer SSH.
Porém com o avanço e a tendência a migração a Web, os gerenciadores de máquinas
virtuais mais utilizados no mercado, atualmente, são no formato Web. No site do KVM há
uma tabela com todos os gerenciadores compatíveis com este hypervisor.
Dentre as soluções open-source de gerenciamento, destacam-se o Eucalyptus, oVirt e
Convirt, sendo os dois primeiros capazes de construir e servir ‘Clouds’, já o último só
apresenta este recuso na versão proprietária.
34
5 IMPLEMENTAÇÃO DO AMBIENTE DE VIRTUALIZAÇÃO
Com base na pesquisa realizada, este trabalho irá contar com a implementação de um
ambiente de virtualização totalmente open-source visando pequenas e médias empresas, a fim
de tentar demonstrar que não é necessário investimento alto para obter resultados
consideráveis para realização do projeto.
5.1 Definições do Ambiente
Para simular os servidores de uma empresa serão utilizados computadores portáveis,
sendo dois Notebooks para representação dos servidores KVM e um Netbook para representar
um storage iSCSI o qual concentrará as imagens dos discos virtuais.
O primeiro Notebook, da marca ‘Avell’, tem 8GB de memória RAM e processador
Intel i7, o segundo, da marca HP, conta com processador Intel i3 e 4GB de RAM. O Netbook
tem disponível 50GB de espaço em disco. Todos os dispositivos serão conectados via cabo de
rede, para chegar o mais próximo possível a ambientes coorporativos.
Para representação do storage foi selecionado a distribuição Linux ‘OpenFiler’ na
modalidade gratuita, a qual é capaz de prover serviços de armazenamento de dados e
transferências com tecnologia iSCSI.
O sistema operacional escolhido para os servidores KVM foi o CentOS 6.3 com
arquitetura de 64 bits, pelo fato de ser uma distribuição gratuita e com licença para fins
comerciais, além de ser a mais próxima do Red Hat Enterprise Linux, distribuição empresarial
utilizada em grandes corporações.
O nome dado aos Notebooks com KVM foi atribuído conforme suas marcas, sendo o
primeiro Notebook nomeado como ‘KVM-Avell’ e o segundo ‘KVM-HP’. Para o storage o
nome dado foi ‘OpenFiler’. Todos os computadores fazem parte do domínio fictício
‘lcarneiro.com.br’.
A configuração do storage e seus serviços não fazem parte do escopo deste projeto,
35
será adotado que os servidores entenderão que se trata de um storage já implementado e que
basta mapear e montar os LUN’s deste. Por conveniência o ‘/mnt’ dos servidores será
destinado somente a esta finalidade, e todos os dados dentro desta pasta fazem referência aos
dados no storage.
Por se tratar de um ambiente com finalidade apenas de pesquisa e demonstração de
recursos, não será implementado um servidor de DHCP, logo todos os computadores terão IP
fixo com na faixa 192.168.1.0 e máscara CIDR /24.
Será utilizada a ferramenta ‘Putty’ para Windows para realizar a conexão aos
servidores via SSH a fim de realizar a configuração dos mesmos. Para acesso gráfico via
VNC será utilizado o software UltraVNC.
5.2 Instalação e Configuração dos servidores KVM
5.2.1 Instalação do KVM
Ao começar a instalação do KVM, muitos tutoriais fazem questão da verificação das
flags ‘vmx’ ou ‘svm’ nas informações do processador, como é o caso do tutorial
disponibilizado no Wiki do CentOS, estas flags são os identificadores das tecnologias de
virtualização nos processadores, sendo ‘vmx’ referencia ao Intel-VT e ‘svm’ para AMD-V
explica a IBM. Caso efetuada a verificação e não se obtiver retorno, o processador não tem
tais tecnologias, sendo descartado na empregabilidade de servidor de máquinas virtuais.
Como os processadores empregados nesta pesquisa são novos, a verificação retorna
com resultado, como ilustrado na FIGURA 12.
36
Fonte: Autoria própria
FIGURA 12 - Verificação das flags do processador
Depois de realizada a constatação que o processador é compatível para a finalidade
desejada, é necessário realizar a instalações dos pacotes apresentados no item 4.4.2 desta
monografia.
Na distribuição utilizada, o gerenciador de pacotes é o ‘Yum’. A FIGURA 13 a seguir
exemplifica essa instalação.
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Fonte: Autoria própria
FIGURA 13 - Instalação dos pacotes
Com a instalação completa, deve-se reiniciar o servidor e então verificar se o módulo
do kvm está presente no kernel.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 14 - Verificação do Módulo kvm
Como observado na FIGURA 14, está presente o módulo kvm no kernel do servidor,
desta forma, tudo que é necessário para o ambiente estar funcional se faz presente.
É necessário ativar o serviço ‘libvirtd’, baseado na API ‘libvirt’ apresentada
anteriormente, que é responsável pela comunicação com o hypervisor e gerenciamento. É
muito importante que este serviço sempre esteja ativo, explica a Red Hat.
38
5.2.2 Configuração da Rede
Ao instalar o KVM uma interface de rede virtual, ‘virbr0’, é automaticamente
adicionada, como apresentado na FIGURA 15, esta interface é responsável pelo Network
Address Translation (NAT) no dispositivo de Ethernet padrão, relata a Red Hat. Porém
máquinas virtuais criadas com placas de rede em modo NAT recebem um IP fora da faixa de
utilização pelos demais computadores da rede em questão, logo a máquina virtual fica isolada
apenas a faixa de NAT, segundo a VMWare.
Ainda de acordo a VMWare, para resolver este problema existem as pontes,
conhecidas pelo seu nome em inglês, Bridges. Estas bridges são responsáveis por fazer a
comunicação do dispositivo Ethernet físico com as placas de rede virtuais, desta forma, as
máquinas virtuais criadas com placas de rede em bridge recebem IP na mesma faixa dos
demais computadores na rede.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 15 - Interface de rede 'virbr0'
Para configurar a bridge, é necessário entender o que é TUN e TAP. Ambos são
dispositivos de rede virtual, TAP é a simulação de um dispositivo na camada 2, de enlace,
onde trafegam-se os frames, TUN é simula o dispositivo que trabalha na camada 3, de rede,
39
onde trafegam-se os pacotes, explica CASSIMIRI. TAP é utilizado para a construção de
pontes, para ligar dois MACs e TUN para é utilizado para o roteamento, visto que basta
endereçar o pacote ao seu destino, relata a VMWare.
Logo, para que a máquina virtual tenha comunicação com a rede em que o servidor
se encontra, sua placa de rede virtual deve ter uma ponte com a placa de rede do servidor
através do MAC.
Para criar a bridge, é utilizado o pacote instalado anteriormente, o ‘bridge-utils’,
neste se encontra a ferramenta ‘brclt’ capaz de gerenciar interfaces ponte. Então, se cria a
ponte ‘br0’ entre a interface física ‘eth0’ e a interface TAP ‘tap0’, de acordo com o Wiki do
CentOS. A interface ‘tap0’ ficará fixa e iniciará com as demais, ao iniciar uma máquina
virtual, automaticamente é criada uma interface ‘tap’ exclusiva para ela de acordo com seu
endereço MAC. Ainda concordando com o Wiki, deve-se garantir que o diretório
‘/dev/net/tun’ seja lido e escrito pelo usuário ‘root’ e pelo grupo ‘kvm’, como a FIGURA 16
ilustra.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 16 - Criação e configuração das interfaces virtuais
Neste momento, ao executar a ferramenta ‘ifconfig’ para consultar a rede, serão
exibidas as placas ‘br0’ e ‘tap0’ além das já existentes, desta forma, as máquinas virtuais
poderão trabalhar com sua placa de rede virtual em modo bridge, demonstrado na FIGURA
17.
40
Fonte: Autoria própria
FIGURA 17 - Interfaces de rede
5.3 A Criação de uma Máquina Virtual
Com o ambiente completamente configurado é possível criar de uma máquina virtual
com disponibilidade de comunicação com outras máquinas da rede, visto que sua faixa de IP
será a mesma que as demais.
A criação será feita através da ferramenta de linha de comando ‘virt-install’ contida
no ‘virt-manager’ instalado anteriormente, pois o acesso ao servidor, como mencionado, é
feito através de SSH. No entanto, a criação pode ser feita de forma gráfica através da interface
do ‘virt-manager’ e o assistente de criação, FIGURA 18.
41
Fonte: Autoria própria
FIGURA 18 - Virt-Manager ao fundo, com mouse destacando o botão de criação de
máquina virtual e o assistente de criação à frente.
Será criado uma imagem de um disco virtual de 10GB em branco, nomeado ‘VM-
Linux.img’. Depois de criado o disco, é necessário iniciar a máquina virtual para a instalação
do sistema operacional. Com a ferramenta ‘virt-install’ conectada ao Qemu-KVM local do
servidor são passados os parâmetros para criação da VM como nome, arquitetura do
processador, total de processadores e memórias virtuais, entre outros.
É possível configurar os parâmetros ‘--vnc --vncport e --vnclisten’ para que o virt-
install juntamente ao Qemu-KVM crie um servidor Virtual Network Computing (VNC) para
realizar a comunicação gráfica com a máquina virtual. Segundo a AT&T, este protocolo é
baseado no conceito remote framebuffer (RFB), capaz de ler remotamente o buffer de saída do
vídeo e realizar interação com mouse e teclado.
42
Na FIGURA 19 abaixo, é representada a criação do disco e da máquina virtual
através do virt-install. Foi parametrizado o VNC na porta 5900 do servidor de virtualização
KVM-HP, também foi parametrizado a imagem de um CD de instalação do CentOS no
CDROM da máquina virtual.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 19 - Criação da Máquina Virtual
Para realizar a instalação do sistema operacional nesta máquina virtual, basta
conectar via VNC no servidor utilizando as configurações parametrizadas acima e realizar o
processo da instalação, como representado na FIGURA 20.
Nesta máquina virtual será instalado a solução de o gerenciador de máquinas virtuais
da empresa Convirture, o ConVirt. Por se tratar de um gerenciador Web, a administração fica
mais acessível o usuário.
Esta solução foi adotada pela razão de ser open-source e simples. O fato de não ter a
possibilidade de criar Clouds, como citado acima, não atrapalhará sua empregabilidade, visto
que o projeto é destinado a empresas de porte pequeno à médio.
43
Fonte: Autoria própria
FIGURA 20 - Instalação do Sistema Operacional em máquina virtual através de VNC
5.4 Gerenciamento do ambiente via ConVirt
O ConVirt é uma solução de gerenciamento de ambientes de virtualização
desenvolvido pela empresa Convirture e atualmente a versão gratuita mais recente é a 2.1.1.
Esta solução foi desenvolvida para tornar a administração mais simples, com a interface
parecida com a solução do VMWare Infrastructure Client, o ConVirt conta com
funcionalidades interativas, histórico de tarefas e dashboards para análise e monitoramento do
ambiente, informa a empresa que desenvolveu o produto.
Ainda de acordo com a Convirture, este produto conta com a funcionalidade de
criação de modelos para pré-definição das máquinas virtuais, tornando mais eficiente sua
44
utilização. Também é possível criar snapshots da máquina virtual com apenas alguns cliques.
Para a funcionalidade de migração da máquina virtual entre os servidores, basta clicar e
arrastar.
5.4.1 Instalação do ConVirt
A instalação desta solução se dá em duas partes, sendo a primeira no servidor onde o
gerenciador será executado e a outra nos servidores de virtualização gerenciados pelo
ConVirt.
Nos servidores de virtualização, é necessário instalar o pacote chamado ‘convirt-tool’
e dependendo do servidor, será necessário instalar algumas dependências para que o pacote
funcione normalmente.
O ConVirt pode ser instalado em um servidor de virtualização ou então em uma
máquina virtual, para este projeto será utilizada a máquina virtual criada acima. A instalação é
feita através dos pacotes ‘convirt-install’ e ‘convirt’.
Depois de instalado o ConVirt pode ser acessado via protocolo HTTP utilizando a
porta 8081 e o IP da máquina onde foi instalado. Pode ser configurada uma regra de firewall
para que as requisições na porta 80 sejam encaminhas a porta 8081, tornando mais confortável
seu uso, também é recomendado criar entradas no servidor DNS para apontar para o ConVirt.
Para realizar o login é necessário utilizar uma conta com credenciais pré-configurada no
pacote de instalação com usuário e senha sendo ‘admin’, informa a Convirture.
Nesta versão do ConVirt é possível a criação de novos usuários e grupos, no entanto
não é possível definir papeis a estes o que torna a funcionalidade não muito utilizável.
As configurações e o gerenciamento do ambiente desenvolvido neste projeto serão
apresentados de forma perfunctória, visando às tarefas do cotidiano da administração.
45
5.4.2 Adicionar servidores KVM
Após realizar o primeiro login no ConVirt é necessário adicionar os servidores de
virtualização, para isto, basta clicar em ‘Servers’ no menu lateral e então selecionar a opção
de adicionar novo servidor na combo-box de ações no canto superior direito. Ou então, como
mostra a FIGURA 21, há uma maneira mais próxima ao ambiente do usuário, basta clicar em
‘Servers’ no menu lateral com o botão direito do mouse e selecionar ‘Add Server’.
O assistente solicitará a plataforma utilizada para virtualização, neste caso será o
KVM, porém o produto suporta também o XEN. O próximo passo, FIGURA 22, é completar
as informações necessárias para a comunicação via SSH com o servidor, para isso é
necessário passar o IP do servidor no campo do nome do host e a senha do usuário ‘root’.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 21 - Adicionar Servidor I
46
Quanto o servidor adicionado estiver fora do alcance para o gerenciamento ele será
listado normalmente, porém seu ícone será representado em tons de cinza. Para os nós KVM
ativos o ícone é um servidor com um símbolo K em azul.
As máquinas virtuais que não foram criadas pelo ConVirt, como é o caso da máquina
criada no item 5.3 desta monografia, não serão listadas e não poderão ser gerenciadas por esta
solução.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 22 - Adicionar servidor II
5.4.3 Criação de uma máquina virtual pelo ConVirt
Com os servidores adicionados é possível criar máquinas virtuais, para acessar esta
funcionalidade se deve clicar em cima do servidor desejado para ser o hospedeiro e selecionar
‘Provision Virtual Machine’ em Ações.
47
A interface de criação da máquina virtual é completa, bem divida e de fácil
entendimento. Todas as configurações de uma máquina real podem ser configuradas na
virtual. Há também opção para que a máquina virtual seja automaticamente iniciada quando o
servidor ficar disponível, esta é uma função que pode ser estratégica.
Para o ambiente em questão é necessário estipular que os discos virtuais das
máquinas sejam criados no ponto de montagem onde se encontra o storage, desta forma
ambos servidores terão acesso.
Outro ponto importante na criação é que a placa de rede seja adicionada se baseando
na bridge criada anteriormente, é recomendado que o modelo da placa de rede virtual seja
‘rtl8139’, pois as distribuições comuns do mercado trazem o driver deste modelo por padrão.
O problema da utilização desta placa é que ela trabalha em 100Mbps, caso o usuário desejar
maior performance, recomenda-se o modelo ‘virtio’, porém é necessário a instalação de driver
em alguns sistemas operacionais.
Este trabalho demonstrará a configuração de uma máquina virtual para o ‘Windows
Server 2008’. Esta terá 1GB de memória RAM, 14GB de disco e 1 processador.
A primeira tela de configuração ficará como apresentado na FIGURA 23 a seguir,
não foi alterada a opção de grupo de template, porém foi selecionado o modelo
‘Windows_CD_Install’. O nome atribuído foi ‘Windows-2008’ e não foi alterado o caminho
para o arquivo de configuração da máquina. Em memória, foi estipulado ‘1024’, pois estão
em Mega Bytes. Foi configurado 1 CPUs virtual. Nas opções do sistema operacional do
visitante foi configurado para trabalhar como tipo ‘Windows’, nome ‘Windows 2008’ e foi
atribuído ‘SP2’ na versão. Não foram selecionadas as opções de iniciação da máquina virtual
assim que ela for provida e nem que esta máquina deve ser iniciada assim que o servidor
estiver ligado.
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Fonte: Autoria própria
FIGURA 23 - Tela geral de criação de MV
Fonte: Autoria própria
FIGURA 24 - Tela de parametrização de disco e drive virtual
49
Na FIGURA 24 acima, foram editadas as configurações, através do botão ‘Edit’, do
disco virtual para que este tenha capacidade de 14GB e criado em ‘/mnt’. Foi editado o drive
virtual de CD para que seja utilizada uma imagem de um DVD de instalação do Windows
Server 2008.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 25 - Configurações da placa de rede
Como apresentado na FIGURA 25, foi selecionada a placa de rede virtual ‘br0’
anteriormente configurada. Não foi preenchido um endereço MAC, desta forma será atribuído
automaticamente. No modelo da placa de rede foi selecionado ‘rtl8139’ pelo motivo
apresentado acima.
Não foi alterado nada na tela de configuração de boot nem na tela dos parâmetros do
modelo.
Em miscelâneas foi alterado o campo plataforma para KVM, pois este estava
constando ‘Xen’. Foi ativado, trocando o valor de 0 para 1, o APIC e o ACPI.
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Após confirmar a tarefa, será processado e assim que concluído será apresentada a
máquina virtual numa hierarquia abaixo ao servidor selecionado para prove-la. No inferior da
tela, o histórico apresentará o status da tarefa, como demonstrado na FIGURA 26.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 26 - Máquina virtual criada com sucesso
5.4.4 Gerenciamento de uma máquina virtual pelo ConVirt
A interface intuitiva do ConVirt deixa o usuário a vontade para trabalhar com
segurança. Na a FIGURA 27, são mostradas as funcionalidades para o gerenciamento de uma
máquina virtual, ao clicar com o botão direito do mouse em cima de seu nome. A seguir, breve
apresentação das funcionalidades segundo o Convirture.
A primeira opção refere-se à tela de edição das configurações, esta tela é a mesma
utilizada na criação da VM, porém preenchida com seus respectivos dados. A segunda opção
da lista são as configurações da máquina em modo texto, pode ser útil para edição rápida.
51
Ambas as configurações são carregadas quando a máquina é iniciada, logo qualquer alteração
não será interpretada no ato.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 27 – Opções de gerenciamento de máquina virtual
A opção ‘View Console’ concede acesso ao console da máquina virtual, ou seja, tudo
que é mostrado na saída pode ser acessado com esta opção, além da possibilidade de entrada
de dados utilizando protocolo VNC. Para utilizar esta opção é necessário que o navegador
tenha habilitado o Java Plugin, pois o ConVirt conta com um cliente VNC é plataforma, não
sendo necessário a instalação de algum outro programa na máquina.
Migrar máquina virtual é a próxima opção, esta foi discutida ao decorrer da pesquisa
e consiste em transmitir os dados de configuração e da memória de uma máquina virtual para
outro servidor. Esta função, como discutido anteriormente, pode ser realizada com a máquina
virtual ligada sem que haja perdas ou então com a esta desligada, sendo a primeira forma
descrita mais lenta devido as iterações para envio do estado da memória e a segunda mais
52
rápida. O usuário pode utilizar este recurso simplesmente clicando e arrastando a máquina
virtual para o novo nó. Será necessária a confirmação da ação, como exibido na FIGURA 28.
Fonte: Autoria própria
FIGURA 28 - Confirmação de migração da máquina virtual
Na FIGURA 29 é demonstrado que a migração a quente, sem haver perda de
informações ou, no caso, de pacotes em requisições ICMP.
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Fonte: Autoria própria
FIGURA 29 - Migração e requisições ICMP
A opção ‘Start’ tem a funcionalidade de iniciar uma máquina virtual. Para a
funcionalidade ‘Start and View Console’ inicia a máquina e automaticamente abre o cliente
VNC.
A função de pausar faz com que o servidor congele e pare de processar a memória
virtual, porém o processo de virtualização da mesma não é retirado da memória do servidor.
Ao realizar a função de resumir o servidor continuará a processar a máquina do estado em que
parou.
‘Shutdown’ é utilizado para desligar a máquina de forma ordenada sem que haja
perda de dados, enviando um sinal de desligamento. Caso haja a necessidade de desligar a
máquina de forma imediata, há a opção ‘Kill’, porém esta não da segurança sobre os dados.
Para reiniciar a máquina basta utilizar a função ‘Reboot’.
A função de hibernar faz com que o servidor mantenha uma imagem da máquina
virtual armazenada, para que possa ser restaurada caso haja alguma falha. Em alguns
gerenciadores de máquina virtual esta funcionalidade se chama ‘snap-shot’.
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Ao criar uma máquina virtual é necessário instalar o sistema operacional que
geralmente está em outra unidade armazenamento fora o disco rígido, para isso deve-se alterar
a ordem do boot, o que pode ser feito com a funcionalidade ‘Set Boot Device’.
Para apagar um nó virtual há duas formas, a primeira é apagar apenas as
configurações da máquina, ‘Remove Virtual Machine Config’, ou então ‘Remove Virtual
Machine’ para apagar as configurações e os discos virtuais criados.
Ainda há a opção de ‘Annotate’ com finalidade de criar notas para sejam lidas
futuramente.
Com base nas funcionalidades apresentadas acima é possível realizar todo o
gerenciamento de uma empresa com esta solução, porém o ConVirt conta com mais algumas
funcionalidades como serviço de envio de e-mail ou o gerenciamento de Storages ou até
mesmo o gerenciamento de VLAN’s para as máquinas virtuais.
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6 BENEFÍCIOS E RISCOS DA VIRTUALIZAÇÃO
Em tempos, discutem-se maneiras de poupar recursos e diminuir a degradação do
planeta. No meio da TI este tema é abordado através do ‘TI Verde’, que segundo SILVA,
consiste em promover meios de poupar energia consumida, não só pelos computadores,
periféricos e aparelhos eletrônicos relacionados, mas também por sistemas de resfriamento de
ambiente.
A virtualização é uma grande aliada aos projetos Verdes, uma vez que seu conceito
de transformar vários servidores físicos em virtuais diminui a quantidade de recursos gastos,
além de prover melhor aproveitamento do hardware investido, de acordo com
NASCIMENTO et al os computadores x86 trabalhavam com o consumo de CPU em torno de
10% a 15% quando foram usados para substituir os mainframes, atualmente, o
superdimensionamento ainda acontece devido à evolução tecnológica.
As vantagens da virtualização vão mais além, baseando-se na solução KVM, pode-se
afirmar que a manutenção dos servidores virtuais se torna fácil, quando necessário realizar
upgrade basta apenas adicionar memória, disco ou a este, com apenas alguns cliques. Ainda
com base no produto KVM, é possível configurar o disco rígido da máquina virtual em um
local onde exista alguma política de backup, visto que este disco trata-se de um arquivo.
Outro ponto que merece destaque é o fato de balanceamento de cargas e alta
disponibilidade que a virtualização pode oferecer, devido à possibilidade de migração da
máquina virtual para outro servidor, este recurso, como discutido anteriormente está presente
no KVM.
Porém, para haver o balanceamento e garantir a alta disponibilidade é necessário
investir em redundância, o que pode ser crítico para empresas com baixo poder aquisitivo que
querem migrar seus serviços para servidores virtualizados, pois o investimento inicial para a
compra de equipamentos robustos é alto e o retorno pode demorar a vir, salienta ANDRADE e
OKANO.
As pesquisas de GONÇALVES apontam que o desempenho de uma máquina virtual,
tanto de disco, CPU, memória e rede está abaixo de uma máquina física, o que limita os
serviços viáveis a virtualização.
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7 CONCLUSÃO
Trabalhar com máquinas virtuais, atualmente, é parte da rotina de um profissional de
tecnologia da informação, visto que a consolidação de servidores ganhou mercado e hoje é
uma técnica extremamente útil.
Para empresas que desejam realizar investimento em sua infraestrutura, a fim de
virtualizar os servidores antigos, ou dimensionar melhor o hardware já adquirido, terão
resultados positivos, se a implementação ocorrer de forma bem elaborada, com planos de
contingencia, por exemplo.
Soluções open-source para virtualização, como o KVM e ConVirt, são ótimas opções
para empresas de pequeno e médio porte, que visam realizar a consolidação de servidores sem
haver necessidade de adquirir licenças de softwares proprietários para este fim.
Por questões de escopo e tempo a apresentação desta monografia para a banca
avaliadora contará com um storage iSCSI, pois trata-se de um requisito importante para o
ambiente da virtualização.
Por conta disto, como sugestão para próximos estudos, é considerável a pesquisa
sobre tecnologia iSCSI e outras tecnologias de transferência e armazenamento de dados, a fim
de melhor entendimento sobre o assunto e até mesmo para aprimoramento de performance do
ambiente desenvolvido.
Também é sugerido, para estudos futuros, soluções de virtualização baseadas em
KVM com a disponibilidade de criação de nuvens que é a tendência do mercado, como a
solução ‘oVirt’ mencionada nesta monografia.
57
REFERÊNCIAS
ANDRADE, F. F. ; OKANO, M. T. O Impacto da Virtualização nas Empresas. Disponível
em:
<http://www.excelenciaemgestao.org/Portals/2/documents/cneg4/anais/T7_0014_0102.pdf>.
Acessado em 20 de Mai. de 2012.
BERNSTORFF, V. H ; CUNHA, João Carlos da. O Que as Organizações Buscam e
Alcançam com a Terceirização em Tecnologia da Informação (TI). Disponível em: <
https://www13.bb.com.br/portal/bb/unv/dwn/AsOrganizacoesBuscam.pdf>. Acessado em 19
de Mai. de 2012.
CARISSIMI, Alexandre. Virtualização: da teoria a soluções. Disponível em:
<http://www.sohand.icmc.usp.br/~rigolin/downloads/sbrc2008/minicursos/MC04.pdf>
Acesso em: 10 Mar. 2012.
CentOS. A Quick Guide to Using KVM with CentOS-5. Disponível em:
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<http://pt.scribd.com/doc/8952213/Virtualizacao>. Acessado em 20 de Abr. de 2012.
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Which should I use? Disponível em: <http://vmfaq.com/entry/34/>. Acessado em 5 de Out.
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<http://www.vmware.com/files/pdf/techpaper/Whats-New-VMware-vSphere-50-Platform-
Technical-Whitepaper.pdf>. Acessado em 18 de Mai. de 2012.
XEN. Disponível em: < http://xen.org/>. Acessado em 18 de Mai. de 2012.
62
ANEXOS
63
ANEXO A – Histórico De Comandos Executados No Servidor
KVM-HP
grep -E 'vmx|svm' /proc/cpuinfo --color=always
yum install kmod-kvm kvm kvm-qemu-img kvm-tools python-virtinst virt-manager
uml_utilities bridge-utils
lsmod | grep kvm
ifconfig
service libvirtd start
ntsysv
chown root:kvm /dev/net/tun
chmod 0660 /dev/net/tun
brctl addif br0 tap0
ifconfig eth0 0.0.0.0
ifconfig tap0 0.0.0.0
service network restart
ifconfig br0 up
ifconfig
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
ls
ifconfig br0 down
brctl delbr br0
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
vim ifcfg-br0
vim ifcfg-eth0
service network restart
tunctl -t tap0 -g kvm
brctl addif br0 eth0
iscsiadm -m discovery -t sendtargets -p 192.168.1.120
iscsiadm -m node --login
fdisk -l
64
mount /dev/sdb1 /mnt
cd /mnt
dd if=/dev/zero of=VM-Linux.img bs=1000 count=0 seek=$[1000*1000*10]
ls -ltrh
virt-install --name=VM-Linux --arch=x86_64 --vcpus=1 --ram=1024 --os-type=linux
--os-variant=rhel6 --hvm --connect=qemu:///system --network bridge:br0 --disk
path=/mnt/VM-Linux.img --cdrom /mnt/CentOs63.iso --accelerate --vnc --vncport=5900 --
vnclisten=0.0.0.0 --noautoconsole --keymap=us --boot hd
ntsysv
wget --no-cache http://www.convirture.com/downloads/convirture-
tools/2.1.1/convirture-tools-2.1.1.tar.gz
ls -ltrh
tar xzvf convirture-tools-2.1.1.tar.gz
cd convirture-tools/install/managed_server/scripts/
ls
./convirt-tool setup
65
ANEXO B – Histórico De Comandos Executados No Servidor
KVM-AVELL
grep -E 'vmx|svm' /proc/cpuinfo --color=always
yum install kmod-kvm kvm kvm-qemu-img kvm-tools python-virtinst virt-manager
uml_utilities bridge-utils
lsmod | grep kvm
ifconfig
service libvirtd start
ntsysv
chown root:kvm /dev/net/tun
chmod 0660 /dev/net/tun
brctl addif br0 tap0
ifconfig eth0 0.0.0.0
ifconfig tap0 0.0.0.0
service network restart
ifconfig br0 up
ifconfig
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
ls
vim ifcfg-br0
vim ifcfg-eth0
service network restart
brctl addif br0 tap0
ifconfig
tunctl -t tap0 -g kvm
brctl addif br0 eth0
wget --no-cache http://www.convirture.com/downloads/convirture-
tools/2.1.1/convirture-tools-2.1.1.tar.gz
ls -ltrh
tar xzvf convirture-tools-2.1.1.tar.gz
66
cd convirture-tools/install/managed_server/scripts/
ls
./convirt-tool setup
iscsiadm -m discovery -t sendtargets -p 192.168.1.120
iscsiadm -m node --login
fdisk -l
mount /dev/sdb1 /mnt
67
ANEXO C – Histórico De Comandos Executados No Servidor
Virtual CONVIRT
ifconfig
cd /etc/yum.repos.d
wget --no-cache http://www.convirture.com/repos/definitions/rhel/6.x/convirt.repo
yum install socat
cd ~
wget --no-cache http://www.convirture.com/downloads/convirt/2.1.1/convirt-install-
2.1.1.tar.gz
wget --no-cache http://www.convirture.com/downloads/convirt/2.1.1/convirt-
2.1.1.tar.gz
wget --no-cache http://www.convirture.com/downloads/convirture-
tools/2.1.1/convirture-tools-2.1.1.tar.gz
tar -xzf convirt-install-2.1.1.tar.gz
ls
cd convirt-install/install/cms/scripts/
./install_dependencies
vim /etc/my.cnf
/etc/init.d/mysqld restart
cd ~
ls
source convirt-install/install/cms/scripts/install_config
tar -xzf ./convirt-2.1.1.tar.gz -c $convirt_base
ls
./convirt-install/install/cms/scripts/setup_tg2
./convirt-install/install/cms/scripts/setup_convirt
cd ~/convirt
./convirt-ctl start
service iptables stop
