4 perguntas frequentes para entender melhor uma interface de paravirtualização

Quais são as diferenças chave entre virtualização completa e paravirtualização?

Existem vários tipos de virtualização, como virtualização completa e a paravirtualização. A virtualização completa é quando um hipervisor proporciona uma abstração completa do sistema operacional convidado, o que significa que o sistema operacional convidado não reconhece a presença do hipervisor em questão. Essencialmente, as máquinas virtuais e seus sistemas operacionais convidados agem como se cada uma rodasse em computadores independentes.

Isso permite que os administradores suportem vários sistemas operacionais e combinem sistemas legados com ambientes de hardware modernos. Todavia, a virtualização completa pode levar a tempos de execução mais lentos e problemas de rendimento devido à sua dependência de processamento de dados e emulação de hardware.

Por outro lado, a paravirtualização oferece soluções para as falhas da virtualização completa. Por exemplo, uma interface de paravirtualização permite que um sistema operacional reconheça a presença de um hipervisor e compartilhe a atividade, conhecida como hipercall, que é complexa demais para que o gerenciador de VM do hipervisor possa controlá-la. Como resultado, os administradores podem melhorar os níveis de desempenho e utilização do sistema, assim como cópias de segurança, migrações, consolidação de servidores e consumo de energia.

Entretanto, a paravirtualização requer que os administradores modifiquem o sistema operacional, o que pode limitar significativamente as opções de sistema operacional de uma empresa. Ele também cria uma dependência do hipervisor e daquele sistema operacional, o que pode posteriormente levar a problemas de compatibilidade.

Quais são os usos, vantagens e desvantagens da paravirtualização?

Como mencionado anteriormente, a paravirtualização se converteu na resposta a muitos dos inconvenientes da virtualização completa. Ao permitir que um sistema operacional interaja diretamente com o hipervisor, os administradores puderam reduzir a carga das tarefas que consomem muito tempo do gerenciador de VM. Isso proporciona cópias de segurança mais fáceis, migrações mais rápidas, uma melhor utilização do sistema e economia de energia. Contudo, a paravirtualização vem com seus próprios desafios únicos.

Embora o desempenho do sistema possa melhorar quando os administradores adotam a paravirtualização, esses ganhos de desempenho são erráticos e difíceis de prever. Além disso, as melhorias de rendimento dependem significativamente do tipo de carga de trabalho dos administradores. Por fim, alguns aplicativos paravirtualizados não funcionarão conforme o esperado. Isso ocorre porque a paravirtualização utiliza a API para intercambiar hipercalls entre o hipervisor de paravirtualização e os sistemas operacionais das máquinas virtuais convidadas. Se uma carga de trabalho não puder realizar um certo número de hipercalls, então os administradores poderiam não ver um aumento significativo no desempenho em comparação com um sistema que usa virtualização completa.

Apesar de alguns dos problemas da paravirtualização, os administradores ainda empregam a tecnologia, especialmente para sistemas legados. Como a paravirtualização não requer extensões de processador, os administradores podem implementar a paravirtualização em sistemas que não oferecem virtualização assistida por hardware. Por exemplo, os administradores podem se beneficiar da paravirtualização se devem gerenciar cargas de trabalho legadas e aplicativos altamente personalizados que estão intimamente ligados a hardware mais antigo.

Quais são alguns exemplos de características e funções da interface de paravirtualização?

Uma interface de paravirtualização pode proporcionar aos administradores características e funções ao fornecer discos e controladores de rede, além de admitir uma placa-mãe emulada e protocolos de inicialização legados. O provisionamento de discos e controladores de rede permite aos sistemas dos administradores manejar as E/S de armazenamento e as comunicações de rede, assim como permitir interrupções e temporizadores para que os dispositivos do sistema possam chamar e usar o hardware conforme seja necessário.

Além disso, o suporte de emulação de placa-mãe através de paravirtualização permite aos controladores de software acomodar as diferenças entre as placas-mãe físicas, como os circuitos, expandindo efetivamente o suporte de hardware. A compatbilidade com a inicialização legada também permite que os sistemas de administradores usem o firmware do sistema de E/S tradicional através da interface de firmware extensível unificada, que pode ajudar a suportar hardware antigo utilizado para executar aplicativos legados.

Algumas outras características incluem instruções privilegiadas, que são operações de processador de baixo nível executadas em modo protegido para acessar dispositivos de E/S e dados confidenciais. A paravirtualização também suporta tabelas de páginas, que ajudam o sistema operacional a atribuir a memória física para a memória virtual.

Que sistemas operacionais incluem suporte a paravirtualização?

A paravirtualização requer um sistema operacional que os administradores possam modificar e adaptar para manejar a comunicação entre o sistema operacional convidado e o hipervisor subjacente. Versões específicas do kernel Linux têm a capacidade de suportar a paravirtualização porque as extensões de operações de paravirtualização (PVOPS) dentro desses kernels Linux permitem que o sistema paravirtualize um sistema operacional. Hipervisores como o Xen contêm a capacidade PVOPS para paravirtualizar um sistema operacional, o que o converte em um hipervisor ideal para paravirtualização.

Porém, o suporte para paravirtualização do Linux pode variar segundo o nível do kernel. Embora as versões mais antigas dos sistemas operacionais Linux possam admitir paravirtualização, é possível que os administradores não tenham acesso a características e funções atualizados das versões mais recentes. Como resultado, os administradores devem se assegurar de considerar a versão do kernel para um sistema operacional específico antes de continuar com a paravirtualização.