O que é um hipervisor? Definição, tipos e software

Um hipervisor é hardware, software ou firmware para criar e operar máquinas virtuais.

Um hipervisor é definido como hardware, software ou firmware para criar e operar máquinas virtuais (VM). Também conhecido como monitor de máquina virtual (VMM), o hipervisor é executado em uma máquina host e permite que ela suporte várias VMs convidadas por meio do compartilhamento de recursos virtuais. Este artigo aborda a definição e os tipos de hipervisores e os principais softwares no espaço do hipervisor.

O que é um hipervisor?

Um hipervisor é um hardware, software ou firmware para criar e operar máquinas virtuais (VM). Também conhecido como monitor de máquina virtual (VMM), o hipervisor é executado em uma máquina host e permite que ela suporte várias VMs convidadas por meio do compartilhamento de recursos virtuais.

Os hipervisores permitem que os usuários criem e gerenciem VMs abstraindo o software do hardware. A virtualização ocorre por meio da tradução de solicitações entre hardware e recursos virtuais. Os hipervisores nativos podem até ser incorporados ao firmware no nível da BIOS da placa-mãe, permitindo que o sistema operacional do computador aproveite o software de virtualização.

Por que usar um hipervisor?

Os hipervisores permitem que o sistema utilize melhor seus recursos disponíveis e aprimoram a mobilidade de TI, ajudando as VMs convidadas a operar independentemente do hardware do host. Isso dá aos usuários o poder de transferir VMs facilmente entre servidores. Um hipervisor oferece a um único servidor físico a capacidade de executar várias máquinas virtuais, reduzindo assim a necessidade de espaço, manutenção e força motriz.

Além disso, os hipervisores aumentam a velocidade operacional quando se trata de VMs. Os usuários podem criar VMs instantaneamente por meio do fornecimento simplificado de recursos segundo os requisitos dinâmicos de carga de trabalho.

A eficiência aprimorada é outro benefício do uso de um hypervisor. Um monitor de máquina virtual pode executar várias VMs nos recursos de uma máquina física, facilitando assim a utilização eficiente do servidor. Isso melhora o custo e a eficiência energética das operações de VM, ajudando a estabelecer um processo mais viável do que implantar várias máquinas físicas subutilizadas.

O uso de hipervisores bare-metal torna os sistemas operacionais e aplicativos compatíveis com diferentes tipos de hardware. Isso é obtido separando o sistema operacional da máquina física subjacente. Essencialmente, o hipervisor remove a dependência do software de drivers ou dispositivos específicos.

A portabilidade é outra razão crucial para o uso de hipervisores. Os monitores de máquinas virtuais permitem que vários sistemas operacionais sejam hospedados no mesmo servidor, que serve como a máquina host. As VMs gerenciadas usando o hipervisor são portáteis, pois são desacopladas do hardware.

Por fim, com um hipervisor, as cargas de trabalho de TI, podem ser deslocadas conforme desejado entre os servidores. A alocação de recursos para rede, armazenamento, processamento e memória é simplificada em servidores, máquinas e plataformas. Por exemplo, se um aplicativo em uma máquina virtual exigir maior poder de processamento, ele usará o software de virtualização alimentado pelo hipervisor para acessar os recursos não utilizados de outros dispositivos.

Hipervisor x contêiner

Ambos os contêineres e hipervisores aumentam a velocidade e a eficiência do aplicativo. No entanto, eles atingem seus objetivos de maneira diferente e são usados ​​para propósitos diferentes.

HipervisorRecipiente
Os usuários contam com hipervisores para criar e executar máquinas virtuais com seus próprios sistemas operacionais independentes e operações seguras e isoladas. Eles usam máquinas virtuais para permitir que os sistemas operacionais sejam executados desacoplados do hardware subjacente. Eles suportam o compartilhamento de recursos virtuais para armazenamento, memória e processamento. Os hipervisores bare-metal conseguem executar vários sistemas operacionais em um único servidor. Por outro lado, hipervisores hospedados podem ser instalados em um sistema operacional padrão enquanto são desacoplados dele.Os contêineres agrupam um único aplicativo com todos os serviços relacionados necessários para operar. Eles são mais leves do que as VMs e usados ​​principalmente para movimentação e desenvolvimento de aplicativos rápidos e flexíveis. Eles são altamente portáteis, pois tudo o que é necessário para executar um aplicativo já está carregado no contêiner. Os contêineres permitem que os aplicativos operem desacoplados de qualquer sistema operacional. Isso significa que um contêiner pode ser executado em qualquer sistema operacional e tudo o que é necessário para isso é um mecanismo de contêiner.

Tipos de hipervisores

Dois tipos principais de hipervisores são usados ​​com base em sua localização na estrutura de virtualização do servidor.

1. Hipervisor tipo 1

Um hypervisor tipo 1, também chamado de hypervisor nativo ou bare-metal, é uma camada de software instalada diretamente no hardware subjacente de um servidor físico. O termo ‘bare-metal’ é usado porque nenhum outro software é executado entre o hypervisor e o hardware. Esse tipo de hypervisor é comumente visto em uso corporativo. Os hipervisores tipo 1 não precisam de um sistema operacional de terceiros para serem executados. Em vez disso, eles usam um sistema operacional básico especializado para executar máquinas virtuais. Isso ajuda a melhorar sua estabilidade e desempenho. A máquina host com um hypervisor tipo 1 é dedicada à virtualização. Quando um servidor com um hipervisor nativo instalado inicializa, ele exibe um prompt com detalhes de rede e hardware, como CPU, memória, endereço MAC e endereço IP.

Vantagens dos hipervisores tipo 1

Os principais benefícios dos hipervisores bare-metal incluem segurança e desempenho aprimorados.

  • Melhora a segurança cibernética: os hipervisores nativos apresentam uma conexão direta com o hardware sem a necessidade de uma camada extra de sistema operacional. Esse acesso integrado reduz significativamente a superfície de ataque que agentes mal-intencionados podem atingir.
  • Habilita a mobilidade de VM: um hypervisor bare-metal permite que os usuários transfiram VMs automatica ou manualmente entre servidores físicos. A mobilidade é baseada nos requisitos de recursos dinâmicos das máquinas virtuais e não afeta negativamente os usuários finais; na verdade, eles muitas vezes não estão cientes das alterações no local da VM, pois é um processo contínuo.

Esse recurso também é útil em caso de falha de hardware, o software de gerenciamento da máquina virtual simplesmente transfere todas as VMs do servidor com falha para um servidor em funcionamento. A detecção e a restauração também são realizadas automaticamente.

  • Oferece suporte à superalocação de recursos: hipervisores tipo 1 permitem que os usuários atribuam recursos “mais do que disponíveis” a máquinas virtuais. Por exemplo, se um servidor vem equipado com 256 gigabytes de RAM sendo carregado com seis máquinas virtuais, cada VM pode receber 48 gigabytes de RAM. Isso totaliza 288 gigabytes de RAM; no entanto, as VMs não consumirão continuamente seus 48 gigabytes alocados do hardware do servidor.

Em vez disso, o hipervisor alocará RAM para as VMs de acordo com seus requisitos de recursos e elas usarão a quantidade de RAM necessária para executar tarefas específicas. Um dos motivos pelos quais os data centers corporativos atuais utilizam hipervisores tipo 1 é a alocação de recursos necessários para a funcionalidade completa da instância.

Desvantagens dos hipervisores tipo 1

Complexidade e capacidade limitada para gerenciamento avançado são as duas principais desvantagens dos hipervisores tipo 1.

  • Gerenciamento complexo: a criação de instâncias virtuais com um hypervisor nativo exige que os usuários configurem um console de gerenciamento em um computador separado. O console se conecta ao hypervisor instalado no servidor e pode então ser usado para gerenciar o ambiente virtual.
  • Restrições de funcionalidade: hipervisores tipo 1 carecem de certos recursos e são relativamente simples em termos de funcionalidade. Suas principais operações incluem alterar a hora, data, senha, endereço IP, etc.
  • Variabilidade de preço: O preço de licenciamento para consoles de gerenciamento depende das funcionalidades necessárias e pode variar consideravelmente.

2. Hipervisor tipo 2

Um hipervisor do tipo 2, também chamado de hipervisor hospedado, é “hospedado” no sistema operacional de terceiros de um servidor físico, com esse nome. Diferentemente dos hipervisores nativos operados diretamente no hardware do servidor subjacente, os hipervisores do tipo 2 têm uma única camada de software, o sistema operacional, entre eles e o hardware físico.

Os componentes gerais de um hipervisor hospedado incluem hardware físico; um sistema operacional como Windows, macOS ou Linux operando no hardware; um software hipervisor hospedado instalado em cima do sistema operacional; e as instâncias de convidados virtuais. Esses hipervisores são normalmente encontrados em ambientes com menos servidores.

Todas as operações do hipervisor tipo 2 ocorrem no servidor equipado com o hipervisor. Um console de gerenciamento instalado em um sistema separado não é necessário para gerenciar VMs nesse tipo de hipervisor, porque o hipervisor hospedado executa as funções do console de gerenciamento da VM. As VMs são lançadas nas janelas regulares do sistema operacional e todas as tarefas são executadas por funcionalidades internas.

Vantagens dos hipervisores do tipo 2

Os hipervisores hospedados são fáceis de usar e têm benefícios significativos de produtividade.

  • Compatibilidade com mais aplicativos: Os hipervisores do tipo 2 oferecem aos usuários compatibilidade com aplicativos disponíveis para o sistema operacional principal e para outros sistemas operacionais. Por exemplo, um usuário do macOS pode acessar aplicativos para Windows criando uma VM do Windows.
  • Gerenciamento fácil: Um software de console de gerenciamento separado não precisa ser instalado em uma máquina diferente para criar e manter o ambiente virtual. Os usuários simplesmente precisam instalar e operar o software hipervisor tipo 2, como qualquer outro aplicativo em seu sistema operacional principal. Os usuários também podem criar instantâneos, clonar VMs, importar e exportar dispositivos e executar outras tarefas de gerenciamento de VM.
  • Adequado para teste: A maioria dos usuários prefere hipervisores do tipo 2 para sua conveniência durante os testes de software. Isso ocorre porque os hipervisores hospedados podem executar várias instâncias virtuais de vários sistemas operacionais e configurações em uma única máquina física. Isso permite testar o comportamento do aplicativo em diferentes ambientes, bem como a criação de ambientes de rede com especificações variadas. O único requisito do lado do usuário é garantir recursos físicos suficientes para a operação do host e de todas as máquinas virtuais.

Desvantagens dos hipervisores do tipo 2

Comparados aos hipervisores de metal simples, os hipervisores hospedados podem ser menos seguros e ter restrições de desempenho.

Alocação de recursos inflexíveis: A alocação de recursos em um hipervisor hospedado é menos flexível do que com um hipervisor nativo. Os hipervisores do tipo 1 podem alocar dinamicamente os recursos de computação disponíveis conforme as necessidades em tempo real de VMs específicas. Por outro lado, os hipervisores do tipo 2 podem acessar apenas todos os recursos alocados pelo usuário a VMs específicas. Por exemplo, se 8 gigabytes de RAM forem atribuídos a uma VM, que a RAM é “marcada como” pela VM, mesmo que apenas uma fração seja usada. O computador host não pode acessar os recursos alocados a uma máquina virtual enquanto essa VM opera.

Restrições de desempenho: Com os sistemas operacionais host e convidado usando simultaneamente os recursos da máquina host, pressão de desempenho adicional é colocada no hardware físico. Isso pode levar a problemas de latência nas VMs convidadas.

Superfície de ataque mais ampla: Os hipervisores hospedados são instalados e operam em cima do sistema operacional nativo da máquina host. Isso apresenta riscos potenciais de segurança cibernética, como invasores podem segmentar as vulnerabilidades do sistema operacional principal ou dos aplicativos nele para acessar as instâncias virtuais.

Escolhendo o tipo de hipervisor certo

Não existe um tipo de hipervisor objetivamente correto; tudo depende das necessidades individuais da implantação.

Comece contabilizando o tamanho planejado do ambiente virtual a ser implantado. As implantações pessoais ou menores da empresa acharão os hipervisores do tipo 2 mais convenientes. Ambientes empresariais em larga escala geralmente prosperam com hipervisores do tipo 1; no entanto, é preciso considerar custos de licenciamento antes de decidir.

O licenciamento pode ser precificado por CPU, servidor ou base principal. Os principais fornecedores atendem a vários tipos de implantação corporativa com vários tipos de produtos e camadas de licenciamento. Uma boa maneira de obter o melhor negócio é envolver todas as partes interessadas na criação de uma lista abrangente dos requisitos para o ambiente empresarial virtual. Essa lista pode ajudar os tomadores de decisão corporativos, talvez em colaboração com o fornecedor, a decidir recursos como o número de VMs necessárias, recursos alocados a cada VM, funcionalidades específicas, e nós por cluster.

O que é um hipervisor de nuvem?

Hoje, computação em nuvem está presente garantidamente em quase todas as empresas habilitadas para tecnologia. O hipervisor está emergindo como uma ferramenta útil para gerenciar VMs na nuvem. Um hipervisor serve essencialmente como uma camada de software para um único computador host gerenciar simultaneamente várias VMs, um conceito que também pode ser estendido à nuvem.

Os hipervisores de nuvem são implantados para disponibilizar aplicativos baseados em nuvem para usuários finais em ambientes virtuais sem que as equipes de TI, tenham que comprometer o controle sobre a infraestrutura e os dados de nuvem. Uma razão para a crescente popularidade dos hipervisores em nuvem é o ímpeto para a transformação digital no nível da organização. Isso, por sua vez, é impulsionado pelo aumento das expectativas dos clientes e pela clara necessidade de inovação para se manter à frente da concorrência. À medida que as empresas migram ambientes virtuais para a nuvem, os hipervisores de nuvem continuarão a ter um crescimento substancial na demanda.

Os hipervisores também desempenham um papel na virtualização de aplicativos para uma migração mais rápida para a nuvem. As empresas contam com os recursos de virtualização dos hipervisores para acessar os muitos benefícios da computação em nuvem, incluindo acessibilidade aprimorada, maior escalabilidade, gastos minimizados de hardware e maiores retornos sobre o investimento.

Por fim, os hipervisores em nuvem são uma ferramenta útil para reescrever aplicativos existentes para a nuvem, minimizando o consumo de recursos de TI e demolindo silos de infraestrutura no processo.

Top 9 Hipervisor Software

Inúmeros fornecedores líderes operam no espaço de software do hipervisor. A maioria dos provedores de hipervisor oferece períodos de teste ou versões de software livre de baixa característica para permitir que os usuários testem seus produtos antes de comprá-los.

Vejamos o melhor software de hipervisor dos principais fornecedores:

1. VMware vSphere

A VMware é líder do setor em tecnologia de virtualização. Ele fornece o vSphere e várias outras soluções de virtualização para vários data centers em larga escala.

O VMware vSphere é um hipervisor tipo 1 com vários recursos avançados e edições comerciais. Também existe uma versão gratuita deste hipervisor. As taxas de licenciamento desta solução podem ser mais altas, tornando-a menos ideal para ambientes virtuais menores.

2. Oracle VM VirtualBox

VirtualBox é uma solução de hipervisor hospedada em estábulo, distribuída gratuitamente pela Oracle. Ele vem com recursos suficientes para uso pessoal avançado e consegue atender à maioria dos casos de uso também para empresas menores.

O Oracle VM VirtualBox não consome muitos recursos, adequado para virtualização de desktop e servidor. Ele pode suportar o multiprocessamento de convidados com até 32 vCPUs por VM, árvores de instantâneo, inicialização da rede PXE e muitos outros recursos úteis.

3. Microsoft Hyper-V

O Hyper-V da Microsoft é uma solução nativa de hipervisor que provou ser um substituto valioso para o VMware. Embora exista uma edição gratuita dessa solução de hipervisor, ela não possui a GUI e muitos recursos úteis, fornecidos com as versões comerciais. Suas principais funcionalidades incluem migração ao vivo, replicação de VM e memória dinâmica.

4. Parallels Desktop

Esta solução de hipervisor tipo 2 é uma alternativa viável para o VMware Fusion. Principalmente direcionado aos usuários do macOS, ele oferece vários recursos com base na versão comprada. Os principais recursos incluem condicionamento de rede, Integração de docker, 128 gigabytes de suporte para cada VM e compatibilidade com Chef, Ohai e Vagrant.

5. VMware Workstation Pro e VMware Fusion

O VMware Workstation Pro é um hipervisor tipo 2 compatível com Windows e Linux. Ele vem com vários recursos avançados, incluindo a integração perfeita do vSphere. O Workstation Pro permite que os usuários transfiram aplicativos entre ambientes de desktop e nuvem sem problemas. Ainda não existe uma versão gratuita dessa solução, embora os usuários que desejam testar hipervisores hospedados pelo VMware possam experimentar o VMware Workstation Player sem nenhum custo. O Workstation Player é uma versão leve do hipervisor Workstation Pro criada para ambientes virtuais menores no estilo sandbox. O VMware Fusion é uma solução de hipervisor semelhante ao Workstation Pro, mas criada para usuários de macOS. Embora seus recursos sejam menores, seu preço também é menor.

6. Máquina virtual baseada em kernel

Comumente conhecida como KVM, esta solução de hipervisor de metal simples é embutido Linux e permite que os usuários transformem o kernel em um hipervisor. Embora alguns usuários acreditem que o KVM deve ser classificado como um hipervisor tipo 2, observe que esta solução possui acesso direto ao hardware que passa para as VMs hospedadas.

Esta solução de hipervisor de código aberto vem com todos os recursos do Linux e funções adicionais. É uma escolha líder para implantações corporativas. Os recursos salientes incluem agendamento e controle de recursos, maior priorização e migração ao vivo.

7. Citrix Hypervisor

Anteriormente conhecida como Xen Server, esta solução de virtualização de servidor é um hipervisor nativo adequado para uso corporativo. O Citrix Hypervisor pode processar vários tipos de carga de trabalho, e seus recursos suportam a conclusão de tarefas exigentes de virtualização. Os recursos proprietários incluem APIs de inspeção direta para segurança da carga de trabalho e gráficos virtualizados aprimorados por Intel e NVIDIA.

8. Servidor Oracle VM para x86

Esta solução de hipervisor de metal simples apresenta o Xen de código aberto em seu núcleo. Embora a oferta seja gratuita, a Oracle anunciou a final do suporte principal em março de 2021 e notificou os usuários de que o suporte estendido terminará em março de 2024.

O Oracle VM Server para x86 possui um console de gerenciamento integrado baseado na Web e suporta convidados Linux, Solaris e Windows. Ele vem com uma pilha de aplicativos Oracle certificados e totalmente testados em um ambiente de virtualização para uso corporativo.

9. PC virtual com Windows

Finalmente, esta solução de hipervisor hospedada pela Microsoft é compatível apenas com máquinas host executando o Windows 7. As máquinas convidadas podem ser carregadas exclusivamente com sistemas operacionais Windows, incluindo várias versões do Windows 7, Vista e XP SP3. Esta solução é totalmente gratuita.

Conclusão

Um hipervisor é essencial para a virtualização do servidor (simulação ou emulação de recursos físicos por meio de software). Esta solução é usada principalmente para criar e gerenciar VMs usando recursos de hardware físico.

O papel principal de um hipervisor é abstrair e isolar máquinas virtuais e os aplicativos dentro delas do hardware físico subjacente. Isso ajuda a garantir maior eficiência quando se trata de usar recursos físicos. Os hipervisores também simplificam o gerenciamento e a manutenção, além de minimizar os custos. Além disso, a virtualização de servidores habilitados para hipervisor é prática ao ativar a computação em nuvem, dando origem à demanda por hipervisores em nuvem.

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