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A necessidade de virtualização é fundamental em muitos sistemas corporativos, pois proporciona economia significativa tanto em recursos financeiros quanto energéticos. Consequentemente, o avanço nessa área está se tornando um foco essencial para organizações de todos os tipos e tamanhos. Esta postagem do blog aborda o KVM, uma tecnologia de virtualização essencial. Nesta postagem, exploraremos os principais aspectos do hipervisor KVM, desde conceitos básicos até seus recursos avançados – demonstrando por que ele é a escolha preferida na computação virtual.
O que é KVM?
A sigla KVM significa “máquina virtual baseada no kernel”. Trata-se de um módulo de virtualização no kernel do Linux que permite que o kernel funcione como um hipervisor. Essa tecnologia tornou-se necessária com o desenvolvimento dos modernos processadores Intel e AMD. A nova geração de processadores oferece suporte à virtualização por hardware, e o hipervisor KVM foi desenvolvido para aproveitar ao máximo esse recurso.
O que é virtualização de hardware?
Para entender o que é a virtualização de hardware e os benefícios que ela oferece ao usuário final, é útil relembrar os primórdios da virtualização. Inicialmente, as máquinas virtuais não podiam utilizar diretamente o hardware do host, como as CPUs. Em vez disso, elas simulavam as funções do hardware. Esse método era menos eficaz e levava a uma redução no desempenho do sistema host. A razão era que a simulação das funções do hardware impunha uma carga substancial ao host durante as operações.
Atualmente, a arquitetura moderna das CPUs evoluiu para permitir o acesso direto ao hardware por máquinas virtuais, aumentando a eficiência da virtualização.
Hipervisor KVM
Um hipervisor é um nível intermediário de software entre o sistema operacional convidado e o hardware físico do servidor. Existem dois tipos principais de hipervisores: aqueles que rodam diretamente na plataforma de hardware, sem a necessidade de um sistema operacional especialmente configurado, e aqueles que operam sobre o sistema operacional do servidor, exigindo um SO de servidor com os recursos correspondentes. O KVM transforma o equipamento de hardware com o sistema operacional Linux instalado em um hipervisor do primeiro tipo, o que proporciona maior eficiência e desempenho.
No entanto, alguns componentes do sistema operacional ainda são necessários para o funcionamento correto, como a pilha de E/S, o gerenciador de memória, os drivers de dispositivos, o agendador de tarefas, a pilha de rede, o gerenciador de segurança etc. Como o hipervisor KVM faz parte do sistema operacional, ele tem acesso direto a todos esses componentes.
Os benefícios do hipervisor KVM
Como o KVM faz parte do sistema operacional Linux, e o Linux faz parte do KVM, eles podem ser considerados um único sistema. Vejamos as principais vantagens da implementação do hipervisor KVM em uma infraestrutura corporativa:
- Gerenciamento eficiente da memória: Utiliza técnicas como o “ballooning”, que ajusta dinamicamente a alocação de memória para máquinas virtuais com base em suas necessidades, e o “memory overcommit”, permitindo uma alocação de memória virtual superior à memória física disponível, otimizando o uso da memória por meio de métodos como troca de memória e Kernel Same-page Merging (KSM).
- Flexibilidade no armazenamento: O hipervisor KVM oferece suporte a diversos tipos de armazenamento, incluindo discos locais, armazenamento conectado à rede (NAS) e redes de área de armazenamento (SAN), proporcionando às organizações a flexibilidade de escolher as melhores soluções de armazenamento de acordo com suas necessidades e orçamento.
- Segurança aprimorada: O KVM aumenta a segurança utilizando sVirt em conjunto com o SELinux, oferecendo controle de acesso obrigatório para máquinas virtuais a fim de isolá-las e impedir o acesso não autorizado, reforçando assim a segurança geral do ambiente virtual.
- Migração dinâmica de máquinas virtuais: O hipervisor KVM permite a migração em tempo real de máquinas virtuais entre hosts físicos sem causar qualquer interrupção no serviço, garantindo alta disponibilidade e balanceamento de carga eficaz entre os servidores.
- Controle e planejamento eficazes de recursos: Aproveitando o kernel do Linux, o hipervisor KVM garante um gerenciamento eficiente dos recursos de computação, com o agendador avançado do Linux distribuindo os recursos de maneira ideal entre as máquinas virtuais, garantindo uma utilização eficaz dos recursos.
- Escalabilidade e desempenho: Ideal para implantações de virtualização em grande escala, como em centros de dados, o hipervisor KVM é altamente escalável, capaz de gerenciar um grande número de máquinas virtuais com eficiência e oferece alto desempenho, mesmo sob cargas significativas – graças à sua virtualização assistida por hardware e ao gerenciamento eficiente de recursos.
Gerenciamento KVM
Para gerenciar máquinas virtuais no KVM, não é estritamente necessário nenhum software adicional para as operações básicas. Essas manipulações podem ser realizadas por meio de ferramentas de linha de comando disponíveis no próprio pacote do KVM. No entanto, em ambientes complexos e de grande escala, como os encontrados em grandes redes corporativas, é comum utilizar ferramentas de gerenciamento adicionais de terceiros, como Red Hat Virtualization, para um gerenciamento mais avançado. Esse software facilita uma interação aprimorada tanto com o equipamento físico básico quanto com os ambientes virtuais.
Aplicação de patches no hipervisor KVM
A manutenção do KVM envolve processos essenciais de aplicação de patches para garantir sua segurança e eficiência. Como o KVM faz parte do kernel do Linux, as atualizações para ele são normalmente fornecidas por meio das atualizações padrão do sistema operacional Linux. No entanto, quando se trata de aplicar patches em um hipervisor KVM, o processo geralmente requer uma reinicialização ou a migração da sua máquina virtual para outro hipervisor em execução. Isso pode causar interrupções no serviço que afetem seus usuários finais, especialmente se houver confusão em torno de prazos de EOL e EOS e da importância de atualizações oportunas.
Em ambientes em que a disponibilidade é fundamental, soluções como QEMUCare potencializam os benefícios do KVM ao oferecer correções em tempo real para ambientes QEMU/KVM e permitir a aplicação de atualizações importantes sem a necessidade de reiniciar ou migrar suas máquinas virtuais.
Desvantagens da virtualização KVM
A tecnologia de hipervisor KVM, como qualquer solução de software, apresenta certas desvantagens. Felizmente, elas não são muitas e, geralmente, não representam problemas significativos. As principais desvantagens incluem:
- Complexidade na utilização: Configurar e gerenciar um ambiente KVM exige algum conhecimento técnico, especialmente no que diz respeito ao terminal do sistema operacional Linux. Embora o KVM venha com configurações padrão que funcionam bem para a maioria dos usuários, compreender e personalizar essas configurações para tarefas específicas pode ser um desafio sem as habilidades técnicas necessárias.
- Relativa novidade: O KVM é mais recente em comparação com tecnologias já consolidadas, como o Xen. Essa relativa novidade pode levar a desafios ocasionais relacionados ao suporte a drivers e à compatibilidade do KVM com diferentes configurações de software e hardware.
Reflexões finais
O hipervisor KVM, que faz parte do kernel do Linux desde 2007, evoluiu para se tornar uma tecnologia de código aberto robusta que aumenta a eficiência da virtualização. Seu desenvolvimento ao longo dos anos levou à sua ampla adoção entre provedores de computação em nuvem e proprietários de data centers.
Esta visão geral aborda as vantagens do hipervisor KVM e aprofunda seus princípios fundamentais. O KVM melhora significativamente a flexibilidade e a escalabilidade da infraestrutura de TI de uma empresa. A implementação do KVM é um processo relativamente simples. Embora ofereça maior controle sobre a virtualização e possa reduzir a dependência de provedores externos de nuvem, o grau de independência alcançado depende da infraestrutura de TI específica e da integração com a nuvem. O KVM permite que as empresas tenham acesso mais direto às configurações de baixo nível dos servidores, possibilitando um gerenciamento mais flexível e personalizado de sua infraestrutura.
