O que é o KVM?
O Kernel-based Virtual Machine (KVM) é um tipo de solução de virtualização integrada diretamente no kernel do Linux. Aproveita o sistema operativo (SO) existente para funcionar como hipervisor, a camada de software que cria e gere máquinas virtuais (VM).
Ao contrário de outras plataformas que requerem um SO de hipervisor separado e dedicado, a sua estreita integração com o Linux torna-o altamente eficiente e com excelente desempenho.
O KVM transforma um host Linux num hipervisor tipo 1, o que lhe permite executar múltiplos SO convidados (como o Windows ou outras distribuições Linux) em simultâneo no mesmo hardware físico.
Como funciona o KVM?
Funciona graças às extensões incorporadas nas CPU modernas (como Intel VT-x ou AMD-V). Estas extensões permitem que o processador suporte múltiplos SO a serem executados em simultâneo de forma isolada.
Quando instalado em um host Linux, ele transforma o kernel desse host em um hipervisor. Isto permite criar e gerir VMs, e o processo assemelha-se ao seguinte:
- Extensões de virtualização CPU: As extensões de virtualização da CPU permitem à máquina distinguir o SO host do SO convidado que funciona nas VMs.
- Kernel Linux como hypervisor: O KVM utiliza estas extensões para criar um ambiente virtualizado diretamente no kernel do Linux. O próprio kernel funciona como o hipervisor, gerindo as VMs e alocando recursos como CPU, memória e armazenamento.
- Sistemas operativos convidados: Cada VM executa o seu próprio SO convidado, que é isolado do host e entre si, oferecendo um ambiente seguro e estável.
- Dispositivos virtuais: Configura dispositivos virtuais para o SO convidado, como placas de rede virtuais, discos rígidos e controladores USB. Por sua vez, os dispositivos virtuais permitem que estes SO interajam com o hardware subjacente.
- QEMU para emulação: Embora ative a infraestrutura principal, muitas vezes trabalha em conjunto com QEMU (Quick Emulator). O QEMU emula o hardware das máquinas virtuais, permitindo que o KVM suporte um vasto leque de opções. O QEMU disponibiliza igualmente uma interface de utilizador-espaço para a sua gestão.
Quais são as funcionalidades do KVM?
O KVM oferece um conjunto interessante de funcionalidades, começando pela sua integração nativa com o kernel Linux. A integração nativa dá acesso à estabilidade, ao desempenho e à segurança robusta do SO Linux.
Para além disso, aproveita a virtualização acelerada por hardware, tirando partido das extensões do processador (Intel VT-x ou AMD-V) para conseguir um desempenho quase nativo, minimizando as despesas e maximizando a eficiência.
Permite a coexistência de uma vasta gama de SO, incluindo várias distribuições Linux, Windows e muito mais. A migração ao vivo é uma capacidade chave que permite a sua migração entre hosts físicos sem qualquer interrupção, o que é crucial para a manutenção, o equilíbrio de recursos e a garantia de alta disponibilidade.
Também há flexibilidade nas opções de armazenamento, com suporte para tudo, desde discos locais até armazenamento em rede, como NFS e iSCSI, bem como armazenamento partilhado. incluindo suporte para armazenamento ligado diretamente à rede (NAS). As funcionalidades avançadas da memória, como a alocação de memória dinâmica e o balonismo da memória, contribuem ainda mais para uma utilização eficiente dos recursos.
Benefícios da virtualização KVM
O KVM oferece uma gama de vantagens interessantes que o tornam uma excelente escolha para as necessidades de gestão da virtualização. Estas vantagens abrangem a escalabilidade, a relação custo/eficácia e as vantagens inerentes à sua natureza open source.
Escalabilidade e flexibilidade para ambientes de TI
Êxito em termos de escalabilidade e flexibilidade para ambientes de TI. Quer esteja a gerir uma pequena empresa ou a gerir um grande centro de dados, o KVM pode adaptar-se às suas necessidades. Permite-lhe escalar facilmente a sua infraestrutura virtualizada para cima ou para baixo, em função da evolução da procura.
Novas máquinas virtuais podem ser rapidamente aprovisionadas e as já existentes podem ser redimensionadas ou migradas com o mínimo de interrupção. Essa flexibilidade se estende à escolha de hardware e software, pois é compatível com uma ampla gama de sistemas e suporta vários sistemas operativos. Esta capacidade de adaptação faz do KVM uma solução ideal para cenários informáticos dinâmicos onde as necessidades de recursos variam.
Solução de virtualização económica
O KVM oferece uma solução de virtualização económica. Uma vez que está diretamente integrado no kernel, não existem taxas de licenciamento separadas para o próprio hipervisor. Isto reduz significativamente o custo total de propriedade em comparação com as plataformas de soluções proprietárias.
Além disso, fomenta a segurança da cloud pública e a segurança da cloud privada. Nas implementações de Public Cloud, as capacidades de isolamento do KVM ajudam a proteger as cargas de trabalho dos inquilinos, um componente essencial para a manutenção da segurança pública. No seio da cloud privada, o KVM oferece vantagens semelhantes, permitindo que as organizações criem ambientes seguros e isolados para dados e aplicações sensíveis.
Além disso, o open source deste software permite-lhe evitar o "vendor lock-in" e permite-lhe ter um maior controlo sobre o seu ambiente de virtualização. Pode escolher o suporte e as opções de manutenção que melhor se adequam às suas necessidades e ao seu orçamento. Esta relação custo/eficácia torna o KVM particularmente atrativo para as empresas que procuram otimizar os seus gastos em TI.
Vantagens Open Source para as empresas
A natureza open source do KVM beneficia as empresas porque fomenta uma comunidade dinâmica de programadores e utilizadores, conduzindo a uma melhoria contínua, a correções rápidas de erros e a uma riqueza de recursos disponíveis.
Este desenvolvimento dirigido pela comunidade garante que o software permanece atualizado com as tecnologias mais recentes e as melhores práticas em matéria de segurança. As empresas também beneficiam da transparência e da flexibilidade dos softwares open source. As empresas podem inspecionar o código, personalizá-lo de acordo com as suas necessidades específicas, e contribuir de volta para a comunidade. Este nível de controlo e colaboração torna o KVM numa solução potente e adaptável às empresas.
Casos de uso e aplicações KVM
A versatilidade da KVM adequa-se a uma vasta gama de aplicações, desde a gestão de clouds privadas e públicas até à simplificação da implementação de máquinas virtuais e à otimização de ambientes multicloud complexos.
Gestão de Clouds Privados e Públicos
É uma componente essencial de muitas infraestruturas cloud privadas e públicas. A sua capacidade de gerir eficazmente, associada à sua integração com plataformas como a OpenStack, torna-a na escolha ideal para criar e gerir.
Em ambientes cloud privados, permite às organizações consolidar os recursos dos seus servidores, melhorar a utilização do hardware e criar uma infraestrutura informática self-service.
No caso das clouds públicas, o KVM fornece a infraestrutura disponibilizada pelos fornecedores, permitindo-lhes oferecer recursos de cálculo escaláveis e on-demand aos seus clientes. A sua natureza open source e a falta de taxas de licenciamento tornam-no numa opção particularmente atrativa para os fornecedores.
Implementar Máquinas Virtuais com KVM
A implementação de máquinas virtuais com esta ferramenta é um processo simples, especialmente quando se utilizam ferramentas de gestão como o virt-manager ou a interface da linha de comandos. O KVM permite-lhe criar, configurar e gerir facilmente as suas VMs.
Poderá definir os recursos alocados às máquinas virtuais (VM), como a CPU, a memória, o armazenamento, e instalar o sistema operativo desejado. O KVM também suporta templates e snapshots, o que simplifica o processo de implementação de várias máquinas com configurações semelhantes. Esta facilidade de implementação torna-a numa ferramenta valiosa para programadores, técnicos de teste e administradores de TI.
Otimizar Ambientes Multi-Cloud
As organizações preocupados com a privacidade adotam estratégias multicloud, utilizando uma combinação de ambientes cloud privados e públicos. Pode desempenhar um papel crucial na otimização destes múltiplos ambientes.
A sua compatibilidade com várias plataformas cloud e a sua capacidade de executar múltiplos sistemas operativos permitem-lhe migrar cargas de trabalho de forma transparente entre diferentes ambientes. Esta flexibilidade permite-lhe escolher a melhor plataforma para cada aplicação, otimizar os custos e evitar o aprisionamento tecnológico. A natureza open source do KVM também permite uma maior personalização e integração com as ferramentas existentes.
Arquitetura KVM e seu funcionamento
A arquitetura do KVM é única na sua estreita integração com o kernel Linux, o que lhe permite funcionar como uma plataforma potente e eficiente.
Papel do Hipervisor no KVM
No KVM, o próprio kernel Linux atua como o hipervisor. Esta é uma distinção essencial relativamente a outras opções que utilizam um SO separado e dedicado. O hipervisor é a camada de software que cria e gere as máquinas virtuais. No KVM, o kernel utiliza as extensões CPU (Intel VT-x ou AMD-V) para criar um ambiente virtualizado.
O kernel aloca recursos, tais como CPU, memória e armazenamento, para os sistemas operativos convidados em execução dentro das máquinas virtuais. Uma vez que está diretamente integrado no kernel, o KVM usufrui da velocidade, da estabilidade e das funcionalidades de segurança do SO. Esta integração estreita também minimiza as despesas gerais, resultando num desempenho quase nativo para as máquinas.
KVM versus outras soluções de virtualização
A arquitetura do KVM difere significativamente das outras soluções. Algumas plataformas, como o VMware ESXi, utilizam um hipervisor de tipo 1 (também conhecido como hipervisor bare-metal). Um Tipo 1 é executado diretamente na máquina sem um SO subjacente.
Em contraste, o KVM é de tipo 2 (ou "hosted"), pois é executado sobre um sistema operativo existente. Enquanto os hipervisores de tipo 1 podem oferecer resultados ligeiramente melhores em alguns casos, a sua estreita integração com o Linux oferece as suas próprias vantagens em termos de velocidade e maior flexibilidade.
Em comparação com outros sistemas do tipo 2, como o VirtualBox ou o VMware Workstation, a integração do KVM com o kernel e a utilização de extensões CPU permitem níveis significativamente melhores de velocidade e escalabilidade.
Comparar o KVM com outras tecnologias de virtualização
KVM vs VMware
A VMware oferece um conjunto completo de produtos de virtualização, incluindo ESXi (um hipervisor tipo 1) e vSphere. Uma das principais diferenças em relação à VMware reside nos seus modelos de licenciamento. Sendo open source, o KVM não tem custos de licenciamento para o próprio hipervisor, ao passo que os produtos VMware normalmente requerem licenças comerciais.
O ecossistema maduro e o conjunto abrangente de funcionalidades da VMware, incluindo ferramentas de gestão avançadas, podem ser vantajosos para grandes empresas com necessidades de virtualização complexas. Contudo, isso tem um custo.
O KVM, com o seu conjunto crescente de funcionalidades e um desempenho forte, é uma alternativa interessante, especialmente para as organizações que procuram uma solução económica e flexível. Muitas vezes, a escolha depende do orçamento, das funcionalidades necessárias e do nível de suporte necessário.
KVM vs Hyper-V
Hyper-V é a plataforma de virtualização da Microsoft, perfeitamente integrada com o sistema operativo Windows Server. Como o KVM, o Hyper-V é um type 2. Uma diferença principal é o sistema operativo: O KVM é executado em Linux, enquanto o Hyper-V é executado em Windows. Isto faz do Hyper-V uma escolha natural para as organizações que investem fortemente no ecossistema da Microsoft.
O KVM, por outro lado, oferece uma maior flexibilidade em termos de SO dos convidados e beneficia de uma comunidade open source. Do ponto de vista do desempenho, ambas as plataformas podem oferecer bons resultados, embora os ensaios de referência específicos possam variar em função da carga de trabalho.
Escolher a plataforma de virtualização certa
O custo é sempre um fator importante, e a sua natureza open source torna-o uma opção muito rentável. As funcionalidades específicas necessárias, como a migração ao vivo, a gestão do armazenamento e a alta disponibilidade, também devem ser avaliadas.
As características de desempenho e a forma como estão alinhadas com os requisitos da carga de trabalho são importantes. A maturidade do ecossistema, a disponibilidade de recursos de apoio e o tamanho da comunidade devem ser avaliados. A integração na infraestrutura informática existente e no conjunto de ferramentas de gestão é outro aspeto crucial.
Iniciar a utilização do KVM
A introdução ao KVM envolve alguns passos essenciais, desde a instalação à gestão de máquinas virtuais e à migração de cargas de trabalho existentes.
Instalação do KVM em Linux
A instalação do KVM em Linux normalmente envolve o uso do gestor de pacotes da sua distribuição. Por exemplo, nos sistemas Debian/Ubuntu, aplica-se apt-get para instalar os pacotes necessários, como qemu-kvm, libvirt, e ferramentas relacionadas.
Também terá de se certificar de que as extensões de virtualização da CPU estão ativadas nas suas definições BIOS/UEFI. Após a instalação, poderá verificar a instalação e iniciar o libvirtd.
Gestão de máquinas virtuais com KVM
A gestão das máquinas virtuais pode ser efetuada por diferentes ferramentas. o virt-manager oferece uma interface gráfica para a criação, configuração e gestão das VMs.
A interface de linha de comandos que utiliza o virsh oferece um maior controlo e é ideal para o scripting. Também pode utilizar plataformas de gestão como a OpenStack para gerir este software em grande escala. As tarefas de gestão básicas incluem iniciar, parar, interromper e eliminar VMs, bem como configurar recursos e sistemas de rede.
Migração para uma plataforma de virtualização baseada em KVM
A migração para este ambiente pode envolver diferentes abordagens, dependendo da plataforma. Para as máquinas virtuais que funcionam com outras soluções de virtualização, ferramentas como o virt-v2v podem converter imagens de disco virtual.
Para os servidores físicos, pode utilizar um processo chamado de conversão "físico-para-virtual" (P2V). Planear o processo de migração cuidadosamente, testar minuciosamente e considerar o tempo de interrupção é fundamental para uma transição suave.
OVHcloud e KVM
Os VPS da OVHcloud oferecem uma gama de servidores privados virtuais que suportam a virtualização KVM. Isto significa que dispõe de servidores dedicados e de um controlo total sobre o seu ambiente de servidor, tornando-o perfeito para tudo, desde o alojamento de websites e aplicações até ao desenvolvimento e testes.
Usufrua da flexibilidade de escolher o seu SO preferido, de evoluir à medida que as suas necessidades evoluem e de gerir o seu servidor à sua medida.
Com os VPS da OVHcloud, beneficia de uma excelente performance graças à sua robusta infraestrutura, que garante o bom funcionamento dos seus projetos. Centrado na segurança e num preço competitivo, constitui uma excelente solução tanto para empresas como para particulares. Dê os primeiros passos com os VPS da OVHcloud e usufrua da potência e da flexibilidade de um servidor privado virtual adaptado às suas necessidades.