PCs reais e virtuais

[Luferat]

Com a afirmação no mercado dos processadores com dois ou mais núcleos, aumentam as possibilidades de explorar melhor este hardware tão poderoso antes presente só em servidores, afinal, para que ter um dual core se vamos apenas usar o Word ou acessar a Internet? Um recurso bastante interessante e que se beneficia das configurações de hardwares poderosas que temos disponíveis hoje é a virtualização, ou seja, a possibilidade de criar computadores virtuais dentro de um computador "real".

A virtualização não é novidade no PC SOHO. Desde que o Linux começou a se popularizar, uma aplicação desde tipo acompanhou seu desenvolvimento: o VMware é o melhor e mais famoso software de máquinas virtuais da atualidade e por algum tempo foi praticamente o único nos PCs. Mas acompanhando a popularização do Linux vieram os processadores cada vez mais poderosos, começando com o Pentium 4 com tecnologia HT e chegando aos dual core como o Athlon 64 X2, Pentium D e os moderníssimos Core 2 Duo. Um melhor aproveitamento destas plataformas permitiu que outros softwares do gênero e até soluções de hardware surgissem não só nos servidores mas também para estações de trabalho.


Como funciona?

O grande segredo de uma boa virtualização está na ligação entre o hardware real da máquina e o hardware virtual, e quando falamos de ligação entre hardware e software no PC, estamos falando de BIOS, "a alma do PC". É o BIOS que diferencia o hardware de um "IBM PC compatible" de outros computadores, isso porque à nível de hardware, todos os computadores seguem (mais ou menos) a mesma filosofia, seja ele um PC, um Macintosh, um Haldheld, um videogame e até mesmo um celular; tudo se baseia em um processador central e mais cinco sistemas de suporte à este: memória ROM, memória RAM, I/O, Clock e fonte de alimentação. Veja o diagrama:

Diagrama genérico de um sistema micro processado.

Em uma descrição rápida:

• CPU ou processador é quem processa os dados e realiza os cálculos digitais;
• ROM é onde está o boot, ou seja, o "pontapé" inicial do sistema e o firmware que dará as características fundamentas do sistema;
• RAM é onde os softwares, dados fixos e variáveis que o processador está usando no momento ficam armazenados e podem ser modificados;
• Clock é uma referência de tempo, um relógio que dá ritmo e sincronismo às operações do sistema;
• I/O são as entradas e saídas de dados. É por onde o processador se comunica com o "resto do mundo";
• Fonte de alimentação é quem fornece energia elétrica para os diversos blocos que compõem o sistema.

Na máquina virtual, o hardware já está presente, já que usaremos o hardware real do PC e os recursos que ele disponibiliza. Porém, precisaremos de um BIOS capaz de interpretar o hardware que será acessível pelo S.O. virtualizado e interligá-lo ao hardware real. É isso que o software de virtualização faz, cria um ambiente isolado e com seu próprio BIOS nos formatos de um BIOS de PC, que vai permitir instalar outro sistema operacional. Veja o diagrama em camadas abaixo:

Camadas de um sistema "simplificado" com virtualização.

Claro que esta é só uma das formas de se fazer a coisa que pode variar muito dependendo da plataforma e até do criador do software. Já a algum tempo os fabricantes de processadores vem introduzindo recursos, subsistemas e comandos adicionais nestes componentes, de forma a melhorar a capacidade de virtualização nos computadores, tanto de uso geral quanto de aplicações específicas como servidores.


Pra que serve?

Podemos imaginar o uso de máquinas virtuais em várias situações comuns:

• Programadores em JAVA, C++, desenvolvedores Web, ou qualquer outra arquitetura que exija testes em várias plataformas;
• Técnicos que precisam conhecer e estudar novos sistemas operacionais;
• Testes de softwares que podem ser potencialmente perigosos para nosso computador;
• Testar a eficácia de uma ferramenta de remoção, infectando previamente um sistema com um vírus;
• Testes de softwares de redes e de comunicação entre vários sistemas diferentes;
• ...

As possibilidades são muitas, imagine ter um PC que "roda" Windows 98, Windows XP, Windows Vista, diversas distribuições Linux, OpenBSD e outros S.O., sem que necessariamente você precise reiniciar o PC toda vez que quer trocar de S.O.


Como fazer?

Existem várias versões de softwares de virtualização, para aplicações diferentes e para diferentes sistemas operacionais. Os mais conhecidos são os da família VMware, mas outros produtores estão investindo alto para competir neste mercado em expansão como por exemplo a Microsoft, a Sun e a Apple entre outros.

Para simplificar, vou dividir o "mundo" da virtualização no PC em quatro (na verdade 3) possibilidades:

Servidores de máquinas virtuais

Como exemplos temos o VMware Server e o Microsoft Virtual Server 2005. Ambos são sistemas para servidores onde podemos instalar servidores virtuais, capazes de atender a vários usuários. O VMware Server tem versões para Linux e Windows, além de outras plataformas e foi recentemente liberado para download gratuito devido a concorrência do servidor virtual da Microsoft, também gratuito.

Mas estes sistemas são complicados de instalar e configurar e requerem hardwares muito poderosos além de softwares adicionais como é o caso do IIS, o servidor Web da Microsoft, que é requisito obrigatório tanto para o VMware quanto para o Microsoft Virtual Server 2005 quando instalados no Windows. Tem como ponto forte o desempenho nas aplicações, mas o desempenho gráfico é fraco, e chega a ser irritante mover o mouse na janela dos S.O. vitual.

Máquinas virtuais para workstations

São mais fáceis de instalar e configurar que os Servers e apesar de mais limitados, permitem criar máquinas virtuais com várias configurações possíveis de memória, tamanho de HD, e alguns hardwares. Tem como pontos fortes o desempenho de aplicações de usuário, com isso tem um desempenho gráfico melhor que as versões Server, porém pode ser complicado testar sistemas servidores devido às limitações de configuração.

O VMware Virtual Desktop é sem dúvidas o melhor nessa categoria, tanto no Linux quanto no Windows, mas tem a desvantagem de ser pago e um tanto caro se for usado apenas para fazer testes. Outras soluções gratuitas e Open Source estão disponíveis, mas na maioria dos casos são para Linux como é o caso do Xen e o KVM.
A Microsoft porém vem fazendo um bom trabalho no Windows com o Microsoft Virtual PC. A versão 2004 SP1 é bastante estável e muito fácil de instalar e configurar, além disso é gratuita e otimizada para instalações Windows, principalmente XP e Win9X, apesar de rodar Linux satisfatoriamente. Instalar o Windows Vista porém pode ser complicado, por isso a Microsoft vem disponibilizando a versão beta do Microsoft Virtual PC 2007 que dá suporte ao Vista e, apesar de não divulgado, permite rodar muito bem algumas distribuições Linux como o Ubuntu o SUSE e o Mandriva.

Virtual players

São softwares de virtualização que praticamente não permitem configuração e também não é possível instalar o S.O. do zero. Temos então que conseguir uma máquina virtual já pronta e o player para usá-la. Bons exemplos são o VMware Player e o Cygwin, ambos gratuitos.

Emuladores e APIs

Apesar da confusão de alguns, emuladores não são máquinas virtuais, e sim implementações das APIs de outros sistemas operacionais que permitem executar aplicativos deste. O melhor exemplo é o Wine que permite executar até aplicativos como o Office e alguns jogos para Windows no Linux. O Qemu é outro bom exemplo.


Na prática: Microsoft Virtual PC

Bom, se você chegou até aqui o assunto interessou, mas se você já "mexe" com softwares de virtualização a leitura acabou. Já para quem quer enveredar pelos caminhos dos S.O.s virtuais, vou dar os passos para usar a versão mais recente do software da Microsoft, o Microsoft Virtual PC 2007 beta. Ele é totalmente compatível com máquinas virtuais criadas do Microsoft Virtual PC 2004 SP1 e tem a mesma interface. A vantagem da versão 2007 é o suporte nativo ao Windows Vista e um melhor desempenho com o Linux.

Pra começar, é necessário ter um hardware adequado ao que você quer fazer. No mínimo ele deve estar acima dos requisitos mínimos dos sistemas operacionais que você quer instalar. Claramente, o ideal é esses requisitos sejam a soma dos necessários para rodar todos os sistemas que você pretende acessar ao mesmo tempo, ou seja, nada de instalar o Windows Vista em uma máquina virtual hospedada em Windows XP, CPU Duron 950, 128 MBytes de RAM e HD de 10 GBytes!

Pra começar, seria ideal um Windows XP Professional rodando em um processador Pentium 4 som suporte a HT, um de núcleo duplo seria melhor ainda, com pelo menos 512 MBytes de RAM e HD de 40 GBytes. Isso já e suficiente pra você rodar o Windows XP e o Ubuntu ou Kurumin em máquina virtual, mas não ao mesmo tempo! Já para testar o Windows Vista é recomendado ter pelo menos 1 GBytes de RAM e uma placa de vídeo 3D se pretende abrir o Vista em uma janela do XP.

Com o hardware adequado, vamos baixar o Microsoft Virtual PC 2007 beta, para isso você terá que se cadastrar gratuitamente no programa de testes da Microsoft, clicando aqui. O processo é meio complicado: depois de se cadastrar  é necessário se inscrever no "Virtual PC 2007 Beta Program" para depois acessar a página de downloads. Se você não pretende testar o Windows Vista "ainda", baixe a versão 2004 que está disponível diretamente aqui. Os processos de instalação e configuração, inclusive o visual das janelas são os mesmos para ambas as versões.A instalação é um simples processo de "Avançar", "Aceitar a licença", "Avançar", "Avançar", ... Tudo bem fácil e sem configurações. Depois de instalar, abra o console de configuração clicando em "Microsoft Virtual PC" dentro do menu "Iniciar" e você terá a tela conforme abaixo:

Tela de configuração do MS Virtual PC 2004/2007.

Como estamos começando, vamos criar nossa primeira máquina virtual:

• Clicamos em "New...". Oh!
• Um "Wizard" nos dá todos os passos, é só seguir clicando em "Next >";
• Marque "Create a virtual machine" e clique em "Next >";
• Dê um nome e uma localização para ela. Se você colocar somente um nome como "XP parasita" ela será salva na pasta "My Virtual Machines" dentro de "Meus documentos". Clique em "Next >";
• Agora escolha o sistema operacional que será instalado. Temos na lista várias versões de Windows para estações e servidores além do OS/2. Escolha adequadamente. Se for instalar um Linux, escolha "Other";
• Agora escolha a quantidade de RAM. Normalmente o software já escolhe a quantidade mínima ideal para o S.O. escolhido, mas você pode modificar se marcar a opção "Adjusting RAM" e deslizar o controle para o valor que achar adequado. Como estou em uma máquina com 2 GBytes de RAM e vou instalar um "XP parasita", vou selecionar 256 MBytes. O mesmo valeria para o Ubuntu. Já para as versões Server do Windows e para o Vista, escolha pelo menos 512 MBytes;
• Ajustado? Clique em "Next >";
• Agora vamos criar um HD Virtual marcando a opção "A new virtual hard disk" e clicando em "Next >";
• Deixe a pasta padrão e altere o tamanho conforme você quiser preenchendo em "Virtual hard disk size" com o tamanho em MBytes. Vou colocar 10.000 Mbytes, aproximadamente 10 GBytes para o XP parasita e "Next >";
• Confira as configurações e clique em "Finish" para fechar o trabalho.

Finalizando a criação da máquina virtual.

Acessando a Web na máquina virtual

Já está tudo pronto para começar a instalação do sistema operacional na máquina virtual, mas caso queira fazer mais ajustes, selecione a máquina virtual no "Console" e clique em "Settings". São poucas opções e fáceis de entender. Se o seu micro tem acesso direto à Internet, seja discado ou banda larga, e você pretende acessar a Web pelo S.O. virtual, faça o seguinte:

• Vá até o ítem "Networking" e na parte direita selecione em "Adapter 1" a opção "Shared networking (NAT)";
• Agora acesse "Conexões de rede" no seu "Painel de controle", clique com o botão direito na sua conexão com a Internet;
• Clique em "Propriedades" e na guia "Avançado";
• Marque a opção "Permitir que outros usuários da rede se conectem pela conexão deste computador à Internet";
• Agora clique em "Ok" para fechar as configurações da conexão.

Se seu PC estiver em uma rede com acesso à Internet compartilhado, não precisa fazer isso. Deixe a configuração como ela está.


Iniciando a instalação do S.O.

Tudo pronto, agora vamos iniciar a máquina virtual e instalar o novo S.O. coloque o CD-ROM ou DVD do novo S.O. no seu primeiro drive, selecione a nova máquina virtual no console e clique em "Start". Você verá uma tela preta com letrinhas brancas aparecendo da mesma forma que aparecem quando você liga/reinicia seu PC.

Caso a instalação do S.O. não inicie, clique no menu "CD" da janela e de pois em "Use Physical Drive". Agora reinicie a máquina virtual clicando em "Action" e depois em "Reset". Também é possível iniciar a instalação à partir de uma imagem ISO guardada no HD, para isso, clique em "CD" e em "Capture ISO Image"; localize a imagem ISO e clique em "Abrir".

Começamos a instalar o Windows XP na máquina virtual.

O restante é com você, não cabe aqui ensinar a instalar cada S.O. porque o procedimento é o mesmo que se usa no normalmente no PC e varia para cada S.O...

Aproveito para, antes de fechar, passar alguns atalhos úteis:

• [Alt Gr] + [Enter] - Muda entre os modos "Janela" e "Full Screen";
• [Alt Gr] + clique do mouse - Tira o ponteiro do mouse da janela da máquina virtual. Clique na janela para colocar o ponteiro nela novamente;
• [Alt Gr] + [Del] - Tem o mesmo efeito que [Ctrl] + [Alt] + [Del] na  máquina virtual;
• [Alt Gr]  + [R] - Reinicia a máquina virtual. O mesmo que o botão Reset do PC;
• [Alt Gr] + [F4] - Desliga a máquina virtual. O mesmo que o botão Power do PC;
• [Alt Gr] + - Se a máquina virtual tem acesso à Web, baixa e instala complementos que melhoram a performance do S.O. virtual e a interação desde com o S.O. hospedeiro. Só serve para Windows e é altamente recomendado.

E aí está! Windows XP (host e parasita), Windows Vista e Ubuntu Linux rodando no meu PC!

4 sistemas rodando ao mesmo tempo: haja hardware pra isso!

Tem muito mais a se experimentar como por exemplo salvar a imagem do HD em um pedrive de forma que possamos transportá-la. A Microsoft também disponibiliza gratuitamente uma imagem do Windows XP (em inglês) já pronta para rodar no Virtual PC. Baixe-a aqui!

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