Un modelo de arquitectura para un sistema de virtualización distribuido

Abstract

Si bien los Sistemas Operativos disponen de características de seguridad, protección, gestión de recursos, etc., éstas parecen ser insuficientes para satisfacer los requerimientos de los sistemas informáticos que suelen estar permanente y globalmente conectados. Las actuales tecnologías de virtualización han sido, y continúan siendo masivamente adoptadas para cubrir esas necesidades de sistemas y aplicaciones por sus características de particionado de recursos, aislamiento, capacidad de consolidación, seguridad, soporte de aplicaciones heredadas, facilidades de administración, etc. Una de sus restricciones es que el poder de cómputo de una Máquina Virtual (o un Contenedor) está acotado al poder de cómputo de la máquina física que la contiene. Esta tesis propone superar esta restricción abordando esta problemática con el enfoque de un sistema distribuido. Para poder alcanzar mayores niveles de rendimiento y escalabilidad, los programadores de aplicaciones nativas para la Nube deben partirlas (factorizarlas) en diferentes componentes distribuyendo su ejecución en varias Máquinas Virtuales (o Contenedores). Dichos componentes se comunican mediante interfaces bien definidas tales como las interfaces de Web Services. Las Máquinas Virtuales (o Contenedores) deben configurarse, asegurarse y desplegarse para poder ejecutar la aplicación. Esto se debe, en parte, a que los diferentes componentes no comparten la misma instancia de Sistema Operativo por lo que no comparten los mismos recursos abstractos tales como colas de mensajes, mutexes, archivos, pipes, etc. El defecto de esta modalidad de desarrollo de aplicaciones es que impide una visión integral y generalizada de los recursos. En ella, el programador debe planificar la asignación de recursos a cada componente de su aplicación y, por lo tanto, no solo debe programar su aplicación sino también gestionar la distribución de esos recursos. En este trabajo se propone un modelo de arquitectura para un Sistema de Virtualización Distribuido (DVS) que permite expandir los límites de un dominio de ejecución más allá de una máquina física, explotando el poder de cómputo de un cluster de computadores. En un DVS se combinan e integran tecnologías de Virtualización, de Sistemas Operativos y de Sistemas Distribuidos, donde cada una de ellas le aporta sus mejores características. Este modelo de arquitectura, por ejemplo, le brinda al programador una visión integrada de los recursos distribuidos que dispone para su aplicación relevándolo de la responsabilidad de gestionarlos. El modelo de DVS propuesto dispone de aquellas características que son requeridas por los proveedores de servicios de infraestructura en la Nube, tales como: mayor rendimiento, disponibilidad, escalabilidad, elasticidad, capacidad de replicación y migración de procesos, balanceo de carga, entre otras. Las aplicaciones heredadas pueden migrarse más fácilmente, dado que es posible disponer de la misma instancia de un Sistema Operativo Virtual en cada nodo del cluster de virtualización. Las aplicaciones desarrolladas bajo las nuevas metodologías para el diseño y desarrollo de software para la Nube también se benefician adaptándose su utilización a un sistema que es inherentemente distribuido.