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2025-09-06 21:25:51 +02:00
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# Virtualizzazione
La virtualizzazione è una tecnologia che consente a un software, denominato `hypervisor`, di eseguire processi che emulano un sistema informatico completo. Questo software crea e gestisce VM (VM), definite *guest* dell'hypervisor. Le VM sono ambienti isolati in grado di eseguire sistemi operativi e applicazioni come se fossero computer fisici separati.
Esistono due categorie principali di hypervisor:
- `HV di tipo 1` (`bare-metal`) vengono eseguiti direttamente sull'hardware fisico, senza la necessità di un sistema operativo sottostante. Questi hypervisor gestiscono direttamente le risorse hardware, offrendo prestazioni superiori e una maggiore efficienza. Esempi di hypervisor di tipo 1 includono VMware ESXi, Microsoft Hyper-V e Proxmox
- `HV di tipo 2` (`hosted`): operano su un sistema operativo esistente. Esempi di hypervisor di tipo 2 includono VMware Workstation, VirtualBox. ecc
Tra gli hypervisor più diffusi nel contesto Linux, si possono citare:
- `Xen`, un hypervisor di tipo 1 ampiamente utilizzato in ambienti di cloud computing
- `KVM` (*Kernel Virtual Machine*), un modulo del kernel Linux che permette la virtualizzazione. KVM può essere considerato sia un hypervisor di tipo 1 che di tipo 2, a seconda della configurazione. Le VM create tramite KVM utilizzano il demone *libvirt* per la loro gestione. `qemu` è il software su cui si basano le VM gestite da KVM, che all'hypervisor gli strumenti necessari per emulare i dispositivi hardware utilizzati dalle VM
## VM
Le VM possono essere classificate in tre categorie principali:
- `completamente virtualizzate`: sono quelle VM in cui il sistema operativo guest non è consapevole di essere un'istanza virtuale in esecuzione. In questo scenario, l'hypervisor emula completamente l'hardware, consentendo al guest di operare come se fosse installato su un computer fisico. Per le CPU x86, è necessario abilitare le estensioni di virtualizzazione, come VT-x per le CPU Intel e AMD-V per le CPU AMD, affinché la virtualizzazione funzioni correttamente
- `paravirtualizzate`: al contrario, sono progettate in modo tale che il sistema operativo guest sia consapevole della sua esecuzione in un ambiente virtuale. Questi guest utilizzano driver speciali, noti come *guest driver*, per interagire con le risorse hardware e software dell'hypervisor
- `ibride`: combinano elementi delle due precedenti tipologie. In un ambiente ibrido, alcune parti del sistema operativo guest possono essere paravirtualizzate, mentre altre possono essere completamente virtualizzate
### Immagini disco
I tipi principali di immagini disco utilizzate dalle VM sono:
- `COW` (`copy-on-write`): un metodo che crea un file con un limite di dimensione predefinito. In questo caso, la dimensione dell'immagine sul disco aumenta solo quando i dati vengono effettivamente scritti, senza superare il limite stabilito. Questo approccio consente di risparmiare spazio su disco, poiché inizialmente non viene allocato spazio per i dati che non sono stati ancora scritti. Il formato comunemente utilizzato per le immagini disco COW è `qcow2`
- `RAW`: sono file che hanno tutto il loro spazio pre-allocato al momento della creazione. Ad esempio, un file di immagine disco RAW da 10 GB occuperà esattamente 10 GB sull'hypervisor, indipendentemente dal fatto che i dati siano stati scritti o meno
### D-BUS Machine ID
Il D-BUS Machine ID è un identificatore univoco assegnato a un sistema Linux al momento della sua creazione.
Per verificare se un D-BUS Machine ID esiste già, è possibile utilizzare il seguente comando:
```bash
dbus-uuidgen --ensure
```
Se il comando non restituisce errori, significa che esiste già un ID per il sistema. Per visualizzare l'ID attuale, si può utilizzare il comando:
```bash
dbus-uuidgen --get
```
Il D-BUS Machine ID è memorizzato nel file `/var/lib/dbus/machine-id`, che è un collegamento simbolico a `/etc/machine-id`.
#### Generazione di un nuovo ID
Se è necessario generare un nuovoe ID, è possibile farlo seguendo questi passaggi:
```bash
rm -rf /etc/machine-id
# Generare un nuovo ID
dbus-uuidgen --ensure=/etc/machine-id
```
## Container
I container rappresentano una tecnologia di virtualizzazione leggera che differisce dalle VM. La principale distinzione risiede nel fatto che i container condividono lo stesso kernel del sistema operativo host, mentre le VM eseguono un sistema operativo completo e indipendente.
### Differenze con le VM
I container contengono solo le librerie e le dipendenze necessarie per l'esecuzione dell'applicazione, senza includere l'intero sistema operativo. Vengono eseguiti direttamente sull'host, eliminando la necessità di un hypervisor per la gestione delle risorse hardware.
Al contrario, ogni macchina virtuale esegue un sistema operativo completo, comprensivo del proprio kernel, librerie e applicazioni. Ogni VM ha un sistema operativo guest installato, che può differire dal sistema operativo host. Le VM richiedono un hypervisor per gestire l'allocazione delle risorse hardware, il che comporta un sovraccarico maggiore rispetto ai container.
| Caratteristica | Container | VM |
|-------------------------------|-----------------------------------------------|---------------------------------------|
| Kernel | Condivide il kernel dell'host | Esegue un proprio kernel |
| Dimensione | Leggeri, solo librerie e dipendenze | Più pesanti, includono un OS completo |
| Avvio | Rapido, senza hypervisor | Più lento, richiede un hypervisor |
| Isolamento | Minore isolamento, solo a livello di processo | Isolamento completo |
![container_vs_vm](asset/image/container_vs_vm.png)

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lpic/101/009_virtualizzazione.md
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# Concetti
La virtualizzazione consente ad un software, denominato *hypervisor*, di eseguire processi che contengono un sistema informatico completamente emulato.
Si tratta di un software che crea e gestisce macchine virtuali (VM), definite *guest* dell HV. Le macchine virtuali sono ambienti isolati che possono eseguire sistemi operativi e applicazioni come se fossero computer fisici separati.
Esistono due tipi principali di hypervisor:
- **Hypervisor di tipo 1** (*bare-metal*): vengono eseguiti direttamente sull'hardware fisico. Non richiedono un sistema operativo sottostante e gestiscono direttamente le risorse hardware. Esempi di hypervisor di tipo 1 includono VMware ESXi, Microsoft Hyper-V e Xen.
- **Hypervisor di tipo 2** (*hosted*): vengono eseguiti su un sistema operativo esistente. Esempi di hypervisor di tipo 2 includono VMware Workstation, VirtualBox e Parallels Desktop.
Gli hypervisor comunemente usati su Linux sono:
- **Xen**: un hypervisor di **tipo I** o *bare-metal*
- **KVM**: *Kernel Virtual Machine* e' un modulo del Kernel per la virtualizzazione. E' un hypervisor sia di tipo I che di tipo II. Le VM erogate tramite KVM usano il demone *libvirt* per essere create e gestite. *qemu* e' il software su cui si basano le VM gestite da KVM. Fornisce all'HV il software per emulare i dispositivi HW che la VM utilizza.
## Macchine virtuali
Esistono tre tipi di VM:
- *completamente virtualizzate*: un guest completamente virtualizzato e' quello in cui il guest non e' consapevole di essere un'istanza virtuale in esecuzione. Nelle CPU x86 bisogna abilitare le estensioni VT-X per CPU Intel e AMD-V per CPU AMD.
- *paravirtualizzate*: un guest completamente paravirtualizzato e' quello in cui il guest e' consapevole di essere un'istanza virtuale in esecuzione. Questi tipi di guest fanno uso di driver speciali (*guest driver*) per utilizzare le risorse hardware e software dell'hypervisor.
- *ibride*: questo approccio combina elementi di virtualizzazione completamente virtualizzata e paravirtualizzata. In un ambiente ibrido, alcune parti del SO guest possono essere paravirtualizzate, mentre altre possono essere completamente virtualizzate
### Immagini disco
I tipi principali di immagini disco utilizzate dalle VM sono:
- *COW*: *copy-on-write*. E' un metodo che crea un file su disco con un limite di dimensione predefinito. La dimensione dell'immagine sul disco aumenta, ma non oltre il limite prestabilito, solo quando i dati vengono effettivamente scritti sul disco. Il formato usato e' `qcow2`.
- *RAW*: si tratta di un file che ha tutto il suo spazio pre-allocato. Per esempio, un file di immagine disco raw da 10GB occupa esattamente 10GB sull'HV.
### D-BUS Machine ID
Si tratta di un numero che identifica univocamente un sistema Linux, che si genera la momento della sua creazione.
```bash
dbus-uuidgen --ensure # Se non viene restituito un errore, esiste un ID per il sistema
dbus-uuidgen --get
e3c4be9c5ad146d4800150b18f31d073
```
Il D-BUS Machine ID si trova in `/var/lib/dbus/machine-id`, che e' un collegamento simbolico a `/etc/machine-id`.
Per generare un nuovo ID:
```bash
rm -rf /etc/machine-id
dbus-uuidgen --ensure=/etc/machine-id
```
## Container
La principale differenza tra macchine virtuali e container è che questi ultimi condividono lo stesso kernel del sistema operativo host,
Contengono solo le librerie e le dipendenze necessarie per l'applicazione, senza l'intero sistema operativo.
I container vengono eseguiti direttamente sull'host, senza la necessità di un hypervisor.
Ogni VM esegue un sistema operativo completo, con il proprio kernel, librerie e applicazioni. Ogni VM ha il proprio sistema operativo guest installato, che può essere diverso dal sistema operativo host.
Richiedono un hypervisor per gestire l'allocazione delle risorse hardware.
![container_vs_vm](/asset/image/container_vs_vm.png)