PDF de programación - Virtualización en GNU/Linux

Virtualización en GNU/Linux

 Antonio Mario Molina Saorín
 12 de Julio de 2011
 TC Caldum

Virtualización

Antonio Mario Molina Saorín

http://antonio-mario.com

Qué es la virtualización

 Término antiguo:

 1960 -> IBM M44/44X
 Máquina experimental para crear pseudo máquinas

(→ Máquinas Virtuales)

 Es la creación de la versión virtual de algo (pc,

dispositivo de almacenamiento, de red...)

 Existen muchos tipos de virtualización

 Hardware, memoria, almacenamiento (entre otros)

 Nos centraremos en la virtualización de

hardware o de plataforma

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Virtualización hardware

 Un equipo físico (host o anfitrión) ejecuta una o

varias máquinas virtuales (guest o invitado)

 A su vez, hay varios tipos de virtualización de

plataforma:
 Emulación (permite plataformas distintas)
 Virtualización completa (SO sin modificar)
 Paravirtualización (modificación del SO)
 Virtualización en el sistema operativo

 Nos centraremos en Virtualización competa

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Virtualización completa (I)

 Consiste en virtualizar todo el hardware de

forma que:
 Los SOs guest no tienen que modificarse
 Cualquier SO que podamos ejecutar en el host

podemos ejecutarlo en el guest sin modificaciones
 El juego de instrucciones completo se ejecuta sin

modificaciones

 Problema:

 En x86 hay instrucciones que no se pueden

virtualizar: no se pueden hacer traps sobre ciertas
instrucciones privilegiadas

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Virtualización completa (II)

 Posibles soluciones a este problema:

 Paravirtualización: Xen
 Traducción binaria: VMware, VirtualBox

 Desventajas

 Paravirtualización: hay que modificar los SOs de

los clientes para usar una API especial

 Traducción binaria: las instrucciones críticas son

localizadas estática o dinámicamente y son
emuladas por software en el hipervisor. Esto tiene
una penalización en el rendimiento

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Virtualización completa (III)

 Intel y AMD -entre otros- introdujeron

extensiones para permitir virtualización
completa sin esta penalización:



Intel → VT-x (Vanderpool)
 AMD → AMD-V (Pacífica)

 Esto permite una virtualización completa

asistida por hardware

 Para un rendimiento óptimo → drivers

paravirtualizados → Virtualización híbrida

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Virtualización asistida por hard.

 Es realmente un tipo de virtualización completa

pero:
 Aprovecha ciertas características hardware (del

procesador) para mejorar rendimiento en VMs

 Gracias a las extensiones de virtualización de

los procesadores → VMs con sistemas
operativos sin modificar y con gran rendimiento

 Ejemplos:

 VMware ESX, MS. HyperV, Xen 3.0, ¡¡KVM!!

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Caso práctico

Vamos a ver cómo instalar y usar el software

de virtualización que viene incluído en el núcleo

desde la versión 2.6.20:

KVM

(Kernel-based Virtual Machine)

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Prerrequisitos

 En el PC/Servidor donde vamos a instalar KVM

necesitamos:
 Procesador con soporte de virtualización activado
 Chequear que nuestro procesador dispone de

dicha capacidad:

cat /proc/cpuinfo | grep vmx (Intel)
cat /proc/cpuinfo | grep svm (AMD)

 Chequear en BIOS que está activado

 Sufiente memoria RAM:

 depende de los Sistemas Operativos -SOs-

guests que vayamos a instalar

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Instalación de KVM

 aptitude -y install kvm bridge-utils uml-utilities
 Editamos /etc/network/interfaces:

auto lo
iface lo inet loopback

auto eth0
iface eth0 inet manual

# El bridge
auto br0

iface br0 inet static






address 192.168.1.5
netmask 255.255.255.0
network 192.168.1.0
gateway 192.168.1.1
broadcast192.168.1.255
bridge_ports eth0
bridge_fd 9bridge_hello 2
bridge_maxage 12
bridge_stp off

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KVM y QEMU

 KVM es el hypervisor, que está integrado en el

propio kernel del Linux

 Para poder usarlo necesitamos un front-end
 Para esto último, KVM usa QEMU
 La sintaxis, como veremos, es similar a qemu
 Para crear discos duros virtuales usaremos

qemu-img

 Vamos a ver un ejemplo práctico.

Comenzaremos creando el disco duro virtual.

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Creación de hds virtuales

 Creamos un disco duro de 10 GB

 qemu-img create -f qcow2 ubuntu.qcow 10G

 qcow2 es el formato nativo de qemu
 Este formato permite:

 Snapshots
 Encriptación AES
 Compresión basada en zlib
 La imagen del disco no ocupa todo el tamaño:

 Va creciendo conforme hace falta más disco
 Soporta otros formatos: raw, vmdk, vvfat, vpc, ...

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Iniciando nuestra primera VM

 Arrancamos nuestra VM con este comando:
 kvm -no-acpi -m 384 -cdrom /dev/sr0 -hda

ubuntu.qcow -boot d
 Sin ACPI
 384 MB RAM
 El CD de la VM (guest) es /dev/sr0 en el host
 El disco duro es el archivo .qcow indicado
 Arrancará desde CD-ROM (boot d)

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Controlando la CPU

 Con el comando anterior sólo estamos usando

un core

 Podemos ver los cores que tenemos con:

 cat /proc/cpuinfo

 Podemos asignar más de un core con el

parámetro -smp:
 kvm -m 384 -smp 4 -cdrom /dev/sr0 -hda

ubuntu.qcow -boot d

 Quitamos -no-acpi para que al hacer un halt la VM se apague
 Le indicamos que queremos 4 cores:

 Podemos comprobarlo dentro de la VM

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Para que probéis

 En http://wiki.qemu.org/Download hay

imágenes preparadas para descargar y probar
con kvm

 Existen UIs para manejar las VMs. El más
famoso es virt-manager, desarrollado por
RedHat:
 # aptitude install virt-manager

 Virt-manager es un interfaz gráfico que permite
crear máquinas virtuales así como lanzarlas y
gestionarlas tanto en local como en remoto

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Otras posibilidades

 Existen otras alternativas a KVM:

 Xen

 Antes sólo paravirtualizacón
 Ahora también soporta full-virtualization

 Virtualbox

 Virtualbox es similar a VMWare Workstation.
 Es muy sencilla de manejar.
 Todo se hace a nivel gráfico.
 # aptitude install virtualbox

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Preguntas

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Gracias por vuestra atención

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