Virtualización | VMware: virtualización completa

Requisitos previos: introducción a la virtualización , modelo de referencia de máquina de virtualización 
En la virtualización completa, el hardware principal se replica y se pone a disposición del sistema operativo huésped, que se ejecuta sin darse cuenta de dicha abstracción y sin requisitos para modificar. La tecnología de VMware se basa en el concepto clave de la virtualización completa. Ya sea en un entorno de escritorio, con la ayuda del hipervisor de tipo II , o en un entorno de servidor, a través del hipervisor de tipo I , VMware implementa la virtualización completa. En ambos casos, la virtualización completa es posible mediante la ejecución directa de instrucciones no confidenciales y la traducción binaria de instrucciones confidenciales o trampas de hardware, lo que permite la virtualización de arquitecturas como x86. 

Virtualización completa y traducción binaria: 
VMware se usa mucho, ya que tiende a virtualizar arquitecturas x86, que se ejecutan sin modificaciones sobre sus hipervisores. Con la introducción de la virtualización asistida por hardware , es posible lograr una virtualización completa mediante el soporte de hardware. Pero antes, los sistemas operativos invitados x86 sin modificar en un entorno virtualizado solo podían ejecutarse con el uso de traducción binaria dinámica. 

Dado que el conjunto de instrucción sensible no es un subconjunto de instrucción privilegiada, el diseño de la arquitectura x86 no satisface el primer teorema de virtualización. Debido a esto, se produce un comportamiento diferente mientras dichas instrucciones no se ejecutan en el anillo 0, lo cual es normal en un entorno de virtualización donde el sistema operativo invitado se ejecuta en el anillo 1. Básicamente, se crea una trampa y el método en el que gestiona la diferenciación de la solución en la que se aplica la virtualización para x86. En la traducción binaria dinámica, la trampa se encuentra con la traducción de interrupciones o instrucciones infractoras en un conjunto correspondiente de instrucciones que establece el mismo objetivo sin hacer excepciones. Además, para ampliar el rendimiento, el conjunto de instrucciones correspondiente se almacena en caché, por lo que la traducción ya no es importante para encuentros posteriores de las mismas instrucciones. 

Figura: modelo de referencia de virtualización completa 

El principal beneficio de este enfoque es que los invitados pueden ejecutarse sin modificaciones en un entorno virtualizado, que es una característica importante para el sistema operativo cuyo código fuente no existe. La traducción binaria es portátil para una virtualización completa. Además, la traducción de instrucciones en tiempo de ejecución presenta una sobrecarga adicional que no existe en otros métodos como la paravirtualización o la virtualización asistida por hardware. Contrariamente, la traducción binaria solo se implementa en un subconjunto del conjunto de instrucciones, mientras que los demás se administran a través de la ejecución directa en el hardware principal. Esto reduce de alguna manera el impacto en el rendimiento de la traducción binaria. 

Ventajas de la traducción binaria – 
 

1. Este tipo de virtualización ofrece el mejor aislamiento y seguridad para la máquina virtual.
2. Numerosos sistemas operativos invitados verdaderamente aislados pueden ejecutarse simultáneamente en el mismo hardware.
3. Es solo la implementación que no necesita asistencia de hardware o asistencia del sistema operativo para virtualizar la instrucción sensible, así como la instrucción privilegiada. 
    

Desventajas de la traducción binaria – 
 

1. Consume mucho tiempo en tiempo de ejecución.
2. Adquiere una gran sobrecarga de rendimiento.
3. Emplea un caché de código para almacenar las instrucciones más utilizadas traducidas para mejorar el rendimiento, pero aumenta la utilización de la memoria junto con el costo del hardware.
4. El rendimiento de la virtualización completa en la arquitectura x86 es del 80 al 95 por ciento del de la máquina host.