Em um de nossos artigos anteriores, discutimos virtualização e tipos de virtualização. Neste artigo vamos explicar a paravirtualização, um tipo de virtualização, e dar mais informações sobre suas vantagens e quando ela é útil para o seu negócio.
O que exatamente é paravirtualização?
A paravirtualização é um tipo de virtualização que permite que um sistema operacional convidado modificado funcione com mais eficiência e tenha acesso direto a um hipervisor. Essa abordagem oferece principalmente mais benefícios de desempenho em relação a uma solução de virtualização completa.
Como funciona a paravirtualização?
No campo da computação, a paravirtualização, ou para-virtualização, se destaca como uma técnica de virtualização que introduz uma interface de software para máquinas virtuais (VMs). Essa interface de máquina virtual reflete de perto a interface hardware-software subjacente, embora não seja uma réplica exata.
O objetivo principal dessa interface ajustada é minimizar a parte do tempo de execução de uma VM gasto em operações que se mostram significativamente mais desafiadoras de serem executadas em um ambiente virtualizado em comparação com um ambiente não virtualizado. A paravirtualização incorpora “ganchos” claramente definidos que facilitam ao hóspede e ao anfitrião a solicitação e o reconhecimento dessas tarefas. Sem estes ganchos, estas tarefas normalmente seriam realizadas no domínio virtual, onde o desempenho de execução tende a ser menos eficiente. Uma plataforma paravirtualizada com sucesso tem o potencial de simplificar o monitor de máquina virtual (VMM), movendo a execução de tarefas críticas do domínio virtual para o domínio host. Além disso, pode mitigar a degradação geral do desempenho durante a execução da máquina no convidado virtual.
Para que a paravirtualização seja eficaz, o sistema operacional convidado precisa ser explicitamente adaptado para a para-API. Uma distribuição de sistema operacional comum sem conhecimento da paravirtualização não pode funcionar em um VMM paravirtualizante. Entretanto, mesmo quando a modificação do sistema operacional for impraticável, determinados componentes podem estar disponíveis para fornecer muitos dos benefícios significativos de desempenho da paravirtualização. Como exemplo, o projeto Xen Windows GPLPV fornece um conjunto de drivers de dispositivos com reconhecimento de paravirtualização, lançados sob a licença GPL, projetados para instalação em um convidado virtual do Microsoft Windows em execução no hipervisor Xen. Esses aplicativos geralmente são acessíveis por meio do ambiente de interface de máquina paravirtual, garantindo compatibilidade entre vários modelos de algoritmos de criptografia e integração perfeita dentro da estrutura paravirtual.
O que é Paravirtualização em Cloud Computing
A paravirtualização no contexto da computação em nuvem é uma tecnologia de virtualização que fornece uma interface VM muito semelhante ao hardware subjacente.
O conceito de paravirtualização na computação em nuvem é um termo contemporâneo para uma ideia que está presente desde os primórdios da computação. O sistema operacional Virtual Machine da IBM, lançado já em 1972, foi um dos primeiros a adotar esses recursos. No domínio das VMs, esse conceito é conhecido como “código DIAGNOSE”, empregando códigos de instrução de software de manutenção de hardware e permanecendo indefinido.
O termo “Paravirtualização” foi inicialmente introduzido na literatura de pesquisa em conjunto com o Denali Virtual Machine Manager.
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Para que é ideal a paravirtualização?
A paravirtualização é ideal para casos de uso específicos onde o desempenho e a eficiência são críticos e onde há flexibilidade para modificar ou adaptar o sistema operacional convidado. Aqui estão alguns cenários em que a paravirtualização é adequada:
- Otimização de performance: A paravirtualização geralmente resulta em melhor desempenho do que a virtualização completa. Permitir que o sistema operacional convidado se comunique diretamente com o hipervisor por meio de hiperchamadas, o que reduz a sobrecarga associada à emulação, levando a um melhor desempenho.
- Cargas de trabalho com uso intensivo de E/S: A paravirtualização é particularmente benéfica para cargas de trabalho com uso intensivo de E/S, como servidores de banco de dados e aplicativos com uso intensivo de armazenamento. A comunicação direta entre o convidado e o hipervisor melhora o desempenho de E/S.
- Sistemas operacionais personalizados: A paravirtualização requer modificação do sistema operacional convidado para estar ciente da camada de virtualização. Isso o torna adequado para cenários onde a customização e adaptação do sistema operacional são viáveis, como em ambientes de desenvolvimento ou especializados.
- Eficiência de recursos: A paravirtualização pode levar a uma utilização mais eficiente de recursos em comparação com a virtualização total. Permite maior controle sobre a alocação de recursos e pode ser benéfico em ambientes onde a otimização do uso de recursos é uma prioridade.
- Sistemas Embarcados e Aplicações em Tempo Real: Em situações onde o desempenho em tempo real é crítico, a paravirtualização pode ser uma escolha adequada. Ele fornece comunicação de baixa latência entre o convidado e o hipervisor, tornando-o adequado para aplicações em tempo real e sistemas embarcados.
- Ambientes de virtualização híbrida: A paravirtualização pode fazer parte de estratégias de virtualização híbrida, onde algumas máquinas virtuais usam a paravirtualização para obter desempenho ideal, enquanto outras usam a virtualização completa para compatibilidade com sistemas operacionais não modificados.
É importante observar que a paravirtualização exige que o sistema operacional convidado seja modificado para incluir drivers ou interfaces compatíveis com a paravirtualização. Portanto, a sua adequação depende da capacidade e da vontade de fazer tais modificações no ambiente alvo.
Virtualização Completa vs Para-Virtualização
Para ajudá-lo a entender melhor o conceito e os usos da paravirtualização, comparamos a virtualização total com a paravirtualização. Como a virtualização completa é um tipo de virtualização amplamente conhecido, essa comparação facilita a compreensão da paravirtualização.
Diferença entre virtualização total e paravirtualização
- Virtualização completa: A IBM introduziu a Full Virtualization em 1966, marcando o início desta abordagem de virtualização de servidores. Ele serve como solução de software básica para virtualização de servidores, empregando tradução binária e uma abordagem direta. Na Virtualização Completa, o sistema operacional convidado é totalmente isolado da camada de virtualização e dos recursos de hardware pela máquina virtual. Exemplos de sistemas que utilizam virtualização total incluem Microsoft e Equals.
- Paravirtualização: Paravirtualização é uma categoria de virtualização de chips de computador que utiliza hiperchamadas para manipular instruções em tempo de compilação. Ao contrário da virtualização completa, na paravirtualização o sistema operacional convidado não fica totalmente isolado; em vez disso, ela é parcialmente separada pela máquina virtual da camada de virtualização e do hardware físico. Exemplos de paravirtualização incluem VMware e Xen.
Veja também: Qual é a diferença entre hipervisor tipo 1 e hipervisor tipo 2?
O sistema operacional convidado é executado isoladamente ou não?
Ao lidar com paravirtualização, você pode ter uma dúvida cruzada sobre paravirtualização. Os sistemas operacionais convidados ou SO convidados são executados isoladamente ou não?
A primeira parte da afirmação é geralmente verdadeira: na paravirtualização, os sistemas operacionais convidados operam com algum grau de isolamento. Contudo, é importante observar que a paravirtualização não atinge o isolamento completo como visto na virtualização total. Na paravirtualização, o sistema operacional convidado está parcialmente ciente da camada de virtualização e pode exigir modificações para funcionar de maneira ideal.
A segunda parte da afirmação não é precisa. A paravirtualização não se limita ao Linux ou a outros sistemas operacionais populares; ele pode suportar diferentes sistemas operacionais. O hipervisor Xen, por exemplo, que é uma plataforma popular para paravirtualização, suporta Linux e Windows como sistema operacional convidado. A chave é que o sistema operacional convidado precisa ser adaptado ou “paravirtualizado” para funcionar de forma eficiente neste ambiente. Embora algumas implementações iniciais de paravirtualização fossem mais comumente associadas ao Linux, o suporte para vários sistemas operacionais se expandiu ao longo do tempo.
Conclusão
A paravirtualização é de fato uma tecnologia que muda o setor. Desde Google Cloud e Amazon AWS até pequenas empresas de hospedagem, todas utilizam essa tecnologia para melhorar o desempenho e proporcionar mais benefícios à empresa.
Resumindo este artigo, se você procura uma opção de virtualização mais eficiente e poderosa então, sem dúvida, a paravirtualização é a escolha certa para você ou sua empresa.
Próxima Etapa
Neste artigo você aprendeu o que é paravirtualização e para que ela serve. Se precisar de mais informações sobre virtualização e tipos de virtualização, dê uma olhada em nosso post anterior sobre o que é virtualização.
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