VIRTUALIZZAZIONE LUG - CREMONA. Linux Day - 25 Ottobre 2008

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1 VIRTUALIZZAZIONE LUG - CREMONA Linux Day - 25 Ottobre 2008

2 VIRTUALIZZAZIONE In informatica la virtualizzazione consiste nella creazione di una versione virtuale di una risorsa normalmente fornita fisicamente e appartenente a un sistema.

3 VIRTUALIZZAZIONE La virtualizzazione, prevede l introduzione di una interfaccia, che si chiama Virtual Machine Monitor (VMM) o hypervisor il cui compito è quello di trasformare la singola interfaccia di macchina fisica in N interfacce virtuali. Ciascuna di queste interfacce (macchine virtuali) è una replica della macchina fisica dotata quindi di tutte le istruzioni del processore (sia privilegiate che non privilegiate) e delle risorse del sistema (memoria, dispositivi di I/O).

4 VIRTUALIZZAZIONE VM VM VM VMM HOST

5 VIRTUALIZZAZIONE I requisiti minimi che un OS virtuale deve soddisfare sono: Essere equivalente, cioè un programma in esecuzione sulla VM deve avere lo stesso comportamento di quello sulla macchina 'reale'. Controllare tutte le risorse del sistema Essere efficiente Teoria di Popek e Goldberg (1974)

6 VIRTUALIZZAZIONE Esistono varie tecniche di virtualizzione: Emulazione Virtualizzazione Paravirtualizzaione

7 EMULAZIONE Si parla di emulazione quando si richiede l'esecuzione di programmi compilati per un insieme di istruzioni diverse dall'hardware sottostante. Un programma interprete legge, decodifica ed esegue ogni singola istruzione utilizzando il nuovo set di istruzioni (guest).

8 Emulazione Tra gli emulatori si colloca QEMU. Può operare in due modi: Emulazione completa. In questa modalità, QEMU emula un sistema completo, incluse una o più CPU e varie periferiche. Può essere usato per eseguire diversi sistemi operativi senza effettuare un nuovo boot del PC o per effttuare il debug del codice.

9 Emulazione Possono essere emulati i sistemi: PC (x86 o x86-64) G3 BW PowerMac (power PC) Sun4m/4c/4d (32 bit Sparc) ARM Integrator/CP (ARM)

10 Emulazione (Qemu) Emulazione user mode. In questa modalità, QEMU può eseguire programmi compilati per una CPU ed eseguirli su una differente CPU. In questo caso sono supportate le architetture x86, PowerPC, ARM 32 bit MIPS, Sparc 32/64 e m68k (ColdFire).

11 Emulazione Si può realizzare una emulazione sia sofware, che hardware. Ad es. MAME simula completamente la piattaforma Arcade. Dosbox simula invece MS-DOS.

12 virtualizzazione Tra gli impieghi della virtualizzazione il più usato è la virtualizzazione dei sistemi operativi. Il componente fondamentale è il Virtual Machine Monitor (VMM) o hypervisor. Si deve distinguere tra: Virtualizzazione completa Paravirtualizzazione (Xen)

13 VIRTUALIZZAZIONE COMPLETA La virtualizzazione completa prevede che il VMM esponga ad ogni macchina virtuale interfacce hardware simulate funzionalmente identiche alle corrispondenti interfacce fisiche: in questo modo è possibile installare dentro le macchine virtuali sistemi operativi standard, senza che abbiano subito alcuna modifica specifica per eseguire in ambiente virtuale. All interno della macchina virtuale, tutte le istruzioni non privilegiate sono eseguite direttamente sul microprocessore del calcolatore (esecuzione diretta), ed il VMM si fa carico solamente di intercettare le richieste di accesso privilegiato all hardware e ne emula il comportamento atteso.

14 Virtualizzazione completa

15 PARAVIRTUALIZZAZIONE La paravirtualizzazione prevede che il VMM esponga ad ogni macchina virtuale interfacce hardware simulate funzionalmente simili, ma non identiche, alle corrispondenti interfacce fisiche: piuttosto che emulare le periferiche hardware esistenti, il VMM espone una libreria di chiamate (Virtual Hardware API) che implementa una semplice astrazione delle periferiche. Occorre dunque modificare il kernel ed i driver dei sistemi operativi guest per renderli compatibili con la virtual hardware API del VMM utilizzato. La complicazione di dovere modificare i sistemi guest è però ripagata da una maggiore semplicità del VMM, che non deve preoccuparsi di intercettare in modo complicato accessi alle risorse hardware, ma si avvale della loro diretta collaborazione.

16 Paravirtualizzazione

17 VIRTUALIZZAZIONE SU O.S. OSPITE I VMM ospitati si installano come un applicazione all interno di un sistema operativo preesistente e non direttamente sull hardware del calcolatore. Con un certo livello di approssimazione si può dire che il VMM opera nello spazio utente e accede l hardware attraverso le system call messe a disposizione dal sistema operativo su cui si installa. Le performance sono certamente inferiori, ma il VMM è più semplice da installare ed inoltre si affida al sistema operativo sottostante - sicuramente più fornito di driver per l hardware più diffuso per la gestione delle periferiche. Esso potrà inoltre utilizzare servizi dell host OS come lo scheduling e la gestione delle risorse. È dunque una soluzione comoda, che sacrifica le performance ma semplifica il disegno del VMM.

18 VMM OSPITATO SU ALTRO SO

19 VIRTUALIZZAZIONE parte seconda LUG - CREMONA Linux Day - 25 Ottobre 2008

20 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX In questa presentazione è stata scelta la distribuzione Ubuntu 7.10 Gutsy Gibbon. E' necessario installare i seguenti moduli: libqt4-core >= 4.32 libqt4-gui >= 4.32 linux-headers (versione appropriata) es

21 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX In questa presentazione è stata scelta la distribuzione Ubuntu 7.10 Gutsy Gibbon. E' necessario installare i seguenti moduli: libqt4-core >= 4.32 libqt4-gui >= 4.32 linux-headers (versione appropriata) es

22 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX Eseguire il comando: sudo dpkg -i VirtualBox_2.0.2_Ubuntu_36488_Ubuntu_gutsy_i386.deb Se va tutto bene sarà aggiunto nel menù 'Strumenti di sistema' da cui si accede a VirtualBox

23 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX Per abilitare l'utente corrente alle applicazioni da terminale effettuare il comando: sudo usermod -a -G vboxusers 'nome utente'

24 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX supporto USB A questo punto occorre effettuare delle modifiche per il supporto USB. Bisogna modificare il file (root) /etc/init.d/mountdevsubfs.sh Alla riga 40 decommentare le 4 righe che seguono, quindi eseguire: /etc/init.d/mountdevsubfs.sh start Controllare che esista il file /proc/bus/usb

25 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX Modifichiamo il file /etc/fstab aggiungendo alla fine: none /proc/bus/usb usbfs devgid=xxx, devmode= xxx è il valore del gruppo vboxusers; si può vedere in /etc/groups. Eseguire il comando mount -a

26 INSTALLAZIONE DI VIRTUALBOX A questo punto si inizia a creare la nostra prima macchina virtuale.

27 VirtualBox Creazione di una macchina virtuale

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38 VirtualBox Creazione di una macchina virtuale A questo punto si deve installare un sistema operativo sulla macchina virtuale; ci sono due possibilità. 1. Viene avviata la nuova macchina e una serie di maschere ci guida nell'installazione, chiedendo se questa deve essere effettuata da una immagine iso o dal lettore cd-rom. L'installazione procede nello spazio della VM come si effettua normalmente. Al termine si deve riaviare la VM. (Effettuare un reset)

39 VirtualBox Creazione di una macchina virtuale 2. Si può clonare un disco virtuale da un'altra VM che abbia le stesse caratteristice (memoria e spazio disco in genere). I dischi virtuali si trovano in /home/username/.virtualbox/vdi La clonazione deve essere effettuata con lo strumento VboxManage; si utilizza in questo modo: VboxManage clonevdi disco-sorgente disco-uotput: es. VboxManage clonevdi NuovaXub.vdi clone2.vdi (scrivendo i nomi col path completo)

40 VirtualBox Creazione di una macchina virtuale Per avere l'elenco dei dischi virtuali esiste il comando: VboxManage list hdds. Una volta copiato il disco si utilizza la maschera seguente.

41 VirtualBox Creazione di una macchina virtuale Per avere l'elenco dei dischi virtuali esiste il comando: VboxManage list hdds. Una volta copiato il disco si utilizza dal menù di VirtualBox la voce File -> Gestore dei dischi virtuali. Da questa si aggiunge (icona +) il disco clonato dalla cartella in cui era stato salvato. Allora si effettua dal menù della macchina virtuale (click su Hard Disc) un detach (icona -) del disco vuoto e una nuova connessione al disco salvato (icona v).

42 VirtualBox Creazione di una macchina virtuale Avviando la VM viene utilizzato il nuovo disco (contiene già il sitema operativo) e si ha a disposizione l'ambiente configurato.