La virtualització es refereix a la creació d’un recurs informàtic simulat que imita el comportament del recurs real o físic corresponent. Es poden virtualitzar molts tipus de recursos, des de programari fins a dispositius de maquinari individuals fins a plataformes de maquinari completes. Aquesta publicació se centra en màquines virtuals que inclouen dispositius com CPU, memòria, targeta de xarxa, disc, adaptador gràfic i el sistema operatiu. El programari que crea i executa màquines virtuals s’anomena hipervisor. A continuació, parlarem de les característiques d’un hipervisor anomenat KVM .
Avantatges de la virtualització
En el passat, ser homogeni era el modus operandi en centres de dades, cases de desenvolupament i a casa. Pràcticament, totes les màquines executarien la mateixa versió d’un sol sistema operatiu, ja sigui Linux, Windows o FreeBSD. Els temps han canviat.
Avui, esperaríem que diferents sistemes operatius, com Linux i Windows, i fins i tot versions diferents d’un sistema operatiu (per exemple, Windows XP i 10) coubiquin al mateix entorn informàtic. Sense màquines virtuals, s'han de desplegar i mantenir diverses màquines físiques per executar aplicacions en diverses plataformes operatives. La virtualització potencia el funcionament de diverses màquines virtuals, cadascuna potencialment amb un SO diferent, en una sola màquina física.
Els avantatges de les màquines virtuals sobre les màquines físiques inclouen:
- Ús més eficient dels recursos informàtics.
El preu del maquinari continua tendint a baixar mentre el seu poder de processament continua augmentant. Sota aquesta realitat, moltes màquines grans i potents actuals tendeixen a ser infrautilitzades, mesurades per cicles de CPU inactius, memòria no utilitzada, etc. La consolidació de màquines virtuals en menys màquines físiques resulta en menys recursos físics i, per tant, en una millor eficiència.
- I.T. millorat capacitat de resposta i productivitat.
El subministrament de nou maquinari físic comporta un llarg període d’espera d’adquisició, seguit d’un llarg període d’instal·lació i desplegament després de la seva arribada. En canvi, el subministrament de màquines virtuals es pot automatitzar i fer disponible en qüestió de minuts en lloc de dies o fins i tot setmanes que de vegades triga l’adquisició tradicional de màquines.
- Control de les despeses.
Els grans centres de dades estalviaran diners a causa dels costos operatius més baixos. L’estalvi es produeix en forma de factures d’energia reduïdes com a conseqüència d’un menor consum de refrigeració i energia.
Presentació de KVM
Màquina virtual basada en el nucli o KVM en definitiva, és una solució d’hipervisor lliure i de codi obert. Competeix en una indústria madura amb alternatives de codi obert com Xen , VirtualBox , així com productes propietaris com VMware vSphere , Citrix XenServer , Microsoft Hyper-V .
Abans del 2005, les solucions d’hipervisor de l’època, com Xen i VirtualBox, eren totes basades en programari. L'arquitectura x86 simplement no disposava de suport per a la virtualització. El 2005, la introducció de les extensions del conjunt d'instruccions Intel VT i AMD-V va canviar permanentment el panorama de la virtualització. KVM va llançar la seva primera versió el 2006 i va ser un dels primers hipervisors a aprofitar el nou subministrament de maquinari per optimitzar el rendiment de la virtualització.
Podeu instal·lar KVM en qualsevol ordinador x86 de 32 o 64 bits, la ‘màquina amfitrió’ en llenguatge hipervisor, que admet l’extensió Intel VT o AMD-V. Avui en dia, els hipervisors moderns normalment admeten la virtualització híbrida: assistida per maquinari quan és possible i una migració al programa només per a chipsets antics.
KVM es classifica com un hipervisor de tipus 2, és a dir, que s’executa dins d’un sistema operatiu amfitrió. Com el seu nom indica, KVM es basa en el nucli i, per ser més precisos, és el nucli Linux. Per tant, no és d’estranyar que KVM només admeti Linux com a sistema operatiu amfitrió. (Posteriorment, KVM va ser portat a FreeBSD.) Si voleu un hipervisor de tipus open source multiplataforma tipus 2, VirtualBox és un bon candidat. VirtualBox pot funcionar de forma nativa a Windows, Linux, Mac OS X i Solaris.
En canvi, Xen és un hipervisor de tipus 1, també conegut com a hipervisor de metall nu, que s’executa directament com a microprogramari a la màquina host. L’avantatge del tipus-1 respecte al tipus-2 és l’eficiència obtinguda a causa de que l’hipervisor s’executa directament al maquinari subjacent. El desavantatge és que un hipervisor de tipus 1 pot no ser compatible amb una gamma tan àmplia de dispositius amfitrions com el sistema operatiu amfitrió d’un hipervisor de tipus 2.
Tot i que els hipervisors poden diferir entre si requereixen un sistema operatiu amfitrió i quins, són molt similars respecte als sistemes operatius convidats que admeten, és a dir, el sistema operatiu que pot executar una màquina virtual. KVM admet la virtualització dels següents sistemes operatius convidats:
- Distribucions Linux incloses Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD com OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- Windows
KVM és capaç d'executar imatges del sistema operatiu convidat sense modificar. Aquesta característica es coneix com a virtualització completa, a diferència de la para-virtualització, on el sistema operatiu convidat es modifica per a una gestió especial de les operacions que són substancialment més difícils d'executar a la màquina virtual que a la màquina amfitriona.
Com funciona KVM
KVM consta de 2 components de tecnologia: nucli i espai d'usuari. El component del nucli consta de 2 mòduls de nucli carregables: kvm.ko i kvm-intel.ko o kvm-amd.ko. El mòdul kvm.ko proporciona processament de virtualització bàsic independent de l'arquitectura. Els mòduls kvm-intel.ko i kvm-amd.ko corresponen a mòduls específics del processador Intel i AMD. Aquests mòduls es van fusionar amb el nucli Linux a partir de la versió 2.6.20 del nucli.
La forta integració de KVM amb el nucli Linux té els seus avantatges. KVM és capaç de delegar a Linux per fer el treball grunt del sistema, mentre se centra a manejar les noves instruccions de virtualització exposades pel maquinari. KVM també es beneficia heretant de qualsevol millora contínua del sistema des de la part superior de la comunitat Linux més gran.
És important que els mòduls del nucli siguin, no emulen el maquinari de la màquina virtual amb què s'executa el sistema operatiu convidat. Aquest treball pertany a l'espai d'usuari. Usos de KVM QEMU , que s'executa a l'espai d'usuari, per construir les màquines virtuals que interactuen amb els sistemes operatius convidats. Cada màquina virtual és simplement un procés normal de Linux. Un gran avantatge és que podeu utilitzar ordres familiars de Linux, com ara top i kill, per supervisar i gestionar màquines virtuals.
Resum i conclusió
KVM és una excel·lent solució de codi obert per a la virtualització completa a la plataforma host Linux. Després de més de deu anys de desenvolupament actiu, KVM s'ha convertit en l'eina de virtualització estàndard de facto a nivell de màquina en moltes distribucions de Linux.