Sari la conținut

Virtualizare

Ponderea la examen: cel mai mic capitol — 2 din 30 în 2025, 2 din 18 în 2023, 4 din 30 în 2022. Dar: este și cel mai ușor. Ai nevoie de ~15 minute ca să-l stăpânești complet. Randament maxim.

Cuprins

Partea I — Teorie

  1. Ce este virtualizarea
  2. Hypervisor: Tip 1 vs. Tip 2
  3. Terminologie: VMM, VM, guest, host
  4. Resursele virtuale
  5. Rețeaua unei mașini virtuale
  6. Virtualizare vs. containerizare
  7. Snapshot-uri, clone, migrare

Partea a II-a — Toate întrebările, rezolvate (6 întrebări unice)

Partea I — Teorie

1. Ce este virtualizarea

Virtualizarea = tehnica prin care resursele fizice ale unui calculator (procesor, memorie, stocare, rețea) sunt abstractizate și partiționate astfel încât mai multe sisteme de operare să ruleze simultan și izolat pe un singur server fizic.

Beneficii: consolidare (mai puțin hardware), izolare (un guest care crapă nu afectează celelalte), portabilitate (o VM este un set de fișiere), snapshot-uri și recuperare rapidă, medii de test sigure.

2. Hypervisor: Tip 1 vs. Tip 2

Acesta este conceptul cel mai testat din tot capitolul.

graph TB
    subgraph T1["TIP 1 — bare metal"]
        direction TB
        G1[Guest OS] --- G2[Guest OS]
        G1 --- H1[Hypervisor]
        G2 --- H1
        H1 --- HW1[System Hardware]
    end
    subgraph T2["TIP 2 — hosted"]
        direction TB
        G3[Guest OS] --- G4[Guest OS]
        G3 --- H2[Hypervisor]
        G4 --- H2
        H2 --- OS2[Host Operating System]
        OS2 --- HW2[System Hardware]
    end
Tip 1 — „bare metal” Tip 2 — „hosted”
Rulează direct pe hardware-ul fizic peste un sistem de operare gazdă
Straturi până la hardware Guest OS → Hypervisor → Hardware Guest OS → Hypervisor → Host OS → Hardware
Performanță mare (fără intermediar) mai mică (un strat în plus)
Utilizare servere, centre de date, producție desktop, teste, dezvoltare, utilizatori finali
Exemple VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Xen, KVM, Proxmox VirtualBox, VMware Workstation/Player/Fusion, Parallels, QEMU (fără KVM)

Cum recunoști în figură

Numără cutiile de jos în sus. System Hardware → Hypervisor → Guest OS = Tip 1 (bare metal) — hypervisorul atinge direct hardware-ul. System Hardware → Host OS → Hypervisor → Guest OS = Tip 2 (hosted).

Perechile fixe: „Tip 1 = bare metal”, „Tip 2 = hosted”. Variantele „Tip 2 – bare metal” și „Tip 1 – hosted” sunt întotdeauna distractori.

Caracteristicile hypervisorului bare-metal (Tip 1):

  • ✓ rulează direct pe hardware-ul fizic
  • ✓ este el însuși un mini-sistem de operare specializat
  • ✗ nu rulează într-un container
  • ✗ nu rulează peste alt hypervisor
  • ✗ nu este folosit în mod obișnuit direct de utilizatorii finali (aceia folosesc Tip 2)

3. Terminologie: VMM, VM, guest, host

Termen Definiție
Hypervisor = VMM (Virtual Machine Monitor) Stratul software care creează, gestionează și oferă acces la resursele de sistem pentru mașinile virtuale. Programează CPU-ul, mapează memoria, mediază I/O-ul. Hypervisor și VMM sunt sinonime.
Mașină virtuală (VM) Calculatorul emulat — rezultatul virtualizării, nu instrumentul ei. Este consumatorul de resurse, nu furnizorul.
Guest OS Sistemul de operare instalat în interiorul unei VM.
Host Mașina fizică (și, la Tip 2, sistemul ei de operare).
Virtual Machine Manager Interfața de administrare (ex. virt-manager, SCVMM). Nu este stratul care oferă accesul la resurse — o confuzie de nume folosită ca distractor.
Virtual Machine File System (VMFS) Sistem de fișiere clusterizat al VMware, pentru stocarea fișierelor VM. Nu are legătură cu accesul la CPU/memorie.

Distincția-cheie

Cine oferă accesul la resurse = VMM / hypervisor. Cine primește resursele = mașina virtuală.

4. Resursele virtuale

Procesorul virtual (vCPU), memoria virtuală (vRAM) și discul virtual (vDisk) nu sunt inventate din nimic — sunt resursele fizice reale ale serverului, partiționate, programate și partajate de hypervisor între mașinile virtuale.

  • vCPU = timp de execuție pe nucleele fizice, alocat de planificatorul hypervisorului.
  • vRAM = pagini de memorie fizică mapate în spațiul VM-ului (cu tehnici precum ballooning, page sharing, memory overcommit).
  • vDisk = un fișier (.vmdk, .vhdx, .qcow2) sau un volum pe stocarea fizică.

Resursele virtuale pot fi partajate între mai multe VM-uri (chiar suprarezervate — overcommitment), și nu se limitează la funcții de rețea.

5. Rețeaua unei mașini virtuale

O VM poate avea zero, una sau mai multe interfețe de rețea virtuale (vNIC). Nu există nicio constrângere de tipul „minim 1” sau „minim 2”.

Mod de rețea Comportament
Bridged vNIC-ul apare ca un dispozitiv de sine stătător în LAN-ul fizic; primește IP de la același DHCP ca host-ul
NAT VM-ul iese în exterior prin adresa host-ului; nu este direct accesibil din LAN
Host-only comunicație doar între host și VM-uri, izolată de exterior
Internal / Private doar între VM-uri
Fără NIC perfect valid — o VM pentru calcul offline nu are nevoie de rețea

Mai multe vNIC-uri sunt normale și frecvente: un firewall virtual are una spre WAN și una spre LAN; un server poate avea una pentru management și una pentru producție.

„Modul sniffing”

(mod promiscuous) este o opțiune a unui vSwitch/vNIC folosită la monitorizarea traficului — nu o cerință pentru ca o VM să funcționeze.

6. Virtualizare vs. containerizare

Mașini virtuale Containere (Docker, LXC)
Virtualizează hardware-ul sistemul de operare
Fiecare instanță are kernel propriu + guest OS complet doar procese + biblioteci; partajează kernelul host-ului
Dimensiune GB MB
Pornire zeci de secunde milisecunde
Izolare puternică (la nivel hardware) mai slabă (namespaces + cgroups)
Gestionate de hypervisor motor de containere (containerd, runc)

Un hypervisor nu rulează „într-un container” — relația este exact invers, containerele fiind adesea rulate în VM-uri. Nested virtualization (hypervisor peste hypervisor) există tehnic, dar nu este o caracteristică a tipului bare-metal.

7. Snapshot-uri, clone, migrare

Operație Ce face
Snapshot îngheață starea VM-ului (disc + memorie) la un moment dat; permite revenirea
Clone copie a unei VM (full clone independent / linked clone cu disc de bază partajat)
Template VM „șablon” din care se creează instanțe noi
Live migration (vMotion) mutarea unei VM active pe alt host fizic, fără oprire (aici apare, în practică, Gratuitous ARP — pentru actualizarea cache-urilor ARP din rețea)
High Availability (HA) repornirea automată a VM-urilor pe alt host dacă unul cade

Partea a II-a — Toate întrebările, rezolvate

V1 · Ce oferă accesul la resursele de sistem pentru VM-uri

2022 (Q17)

Care dintre următoarele oferă accesul la resursele de sistem pentru mașinile virtuale?

  • a. Virtual Machine Manager
  • b. Virtual Machine File System
  • c. Virtual Machine Monitor
  • d. Toate variantele de mai sus
Răspuns și explicație

Răspuns: c) Virtual Machine Monitor (VMM)

VMM = hypervisor. Este stratul software care mediază accesul mașinilor virtuale la CPU, memorie, stocare și I/O: programează vCPU-urile pe nucleele fizice, mapează paginile de memorie, interceptează instrucțiunile privilegiate.

De ce cad celelalte — sunt nume asemănătoare, roluri diferite:

Ce este de fapt
a) Virtual Machine Manager interfața de administrare (virt-manager, SCVMM) — creezi/pornești VM-uri de acolo, dar nu ea mediază accesul la resurse
b) Virtual Machine File System (VMFS) sistem de fișiere clusterizat VMware, pentru stocarea fișierelor VM (.vmdk)
d) Toate fals, doar VMM

Reține sinonimia: hypervisor = VMM = Virtual Machine Monitor.

V2 · Ce permite rularea mai multor SO pe un singur server fizic

2022 (Q18)2023 (Q13)recurentă

Care componentă/program ne permite să rulăm mai multe sisteme de operare pe un singur server fizic?

  • a. Procesor b. Hypervisor c. Mașină virtuală d. Sistemul de operare guest
Răspuns și explicație

Răspuns: b) Hypervisor

Enunțul cere componenta care face posibilă coexistența — adică furnizorul, nu beneficiarul.

Rol
a) Procesorul hardware; oferă doar suport (Intel VT-x / AMD-V), nu este un „program” și nu partiționează nimic singur
b) Hypervisor ✓ software-ul care creează, izolează și programează mai multe medii de execuție
c) Mașina virtuală rezultatul virtualizării, nu cauza ei
d) Guest OS conținutul unei VM

Capcana de logică

Varianta „mașină virtuală” pare corectă pentru că VM-urile sunt cele care rulează sistemele de operare. Dar întrebarea este ce ne permite, nu ce rulează. Cauza este hypervisorul.

V3 · Ce tip de hypervisor este reprezentat în figură

2022 (Q19)

        ┌──────────┐   ┌──────────┐
        │ Guest OS │   │ Guest OS │
        └──────────┘   └──────────┘
        ┌────────────────────────────┐
        │        Hypervisor          │
        └────────────────────────────┘
        ┌────────────────────────────┐
        │      System Hardware       │
        └────────────────────────────┘

Ce tip de hypervisor este reprezentat în figura de mai sus?

  • a. Tip 1 – bare metal
  • b. Tip 2 – bare metal
  • c. Tip 1 – hosted
  • d. Tip 2 – hosted
Răspuns și explicație

Răspuns: a) Tip 1 – bare metal

Citim figura de jos în sus: System Hardware → Hypervisor → Guest OS. Nu există niciun „Host Operating System” între hardware și hypervisor → hypervisorul rulează direct pe fier → Tip 1, bare metal.

Dacă figura ar fi fost de Tip 2, ar fi avut un strat în plus:

   Guest OS   Guest OS
   ───────────────────
       Hypervisor
   ───────────────────
   Host Operating System   ← acest strat lipsește în figura noastră
   ───────────────────
     System Hardware

De ce (b) și © sunt imposibile: perechile sunt fixe prin definiție — Tip 1 ⇔ bare metal, Tip 2 ⇔ hosted. „Tip 2 – bare metal” și „Tip 1 – hosted” sunt contradicții în termeni, folosite ca umplutură. Practic, întrebarea are doar două variante reale: (a) și (d).

V4 · Caracteristica unui hypervisor bare-metal

2023 (Q12)2025 (Q20)recurentă

Care dintre următoarele reprezintă o caracteristică a unui hypervisor de tip bare-metal?

  • a. Rulează direct pe hardware-ul fizic
  • b. Rulează în interiorul unui container
  • c. Rulează deasupra unui alt hypervisor
  • d. Este utilizat în mod obișnuit direct de către utilizatorii finali
Răspuns și explicație

Răspuns: a) Rulează direct pe hardware-ul fizic

Chiar definiția lui bare metal: „pe fierul gol”, fără sistem de operare gazdă dedesubt. Exemple: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V (rol de server), Xen, KVM.

De ce cad celelalte:

De ce e fals
b) container relația este inversă — containerele rulează deasupra unui SO, adesea în interiorul unei VM. Un hypervisor nu se pune într-un container.
c) peste alt hypervisor descrie nested virtualization, o capabilitate specială, nu o caracteristică definitorie — și e exact opusul lui „bare metal”
d) utilizatori finali inversat: utilizatorii finali folosesc hypervisoare de Tip 2 (VirtualBox, VMware Workstation). Tipul 1 se administrează de la distanță, în centre de date.

V5 · Componenta de networking a unei mașini virtuale

2022 (Q20)

Care din următoarele afirmații cu privire la componenta de networking a unei mașini virtuale este adevărată?

  • a. O mașină virtuală trebuie să aibă o interfață de rețea (NIC) configurată în modul sniffing
  • b. O mașină virtuală poate avea una sau mai multe interfețe de rețea (NICs) configurate
  • c. O mașină virtuală trebuie să aibă minim 2 interfețe de rețea configurate
  • d. O mașină virtuală nu poate avea interfețe de rețea configurate
Răspuns și explicație

Răspuns: b)

Este singura afirmație fără o constrângere inventată. O VM poate avea 0, 1 sau mai multe vNIC-uri, exact ca un calculator fizic. Cazuri reale:

  • 0 vNIC-uri — o VM izolată, pentru calcule sau analiză de malware;
  • 1 vNIC — cazul obișnuit;
  • 2+ vNIC-uri — un firewall virtual (WAN + LAN), un server cu rețea de management separată de cea de producție.

De ce cad celelalte:

De ce e fals
a) obligatoriu „sniffing” modul promiscuous este o opțiune pentru monitorizarea traficului, nu o cerință de funcționare
c) „minim 2” constrângere inexistentă
d) „nu poate avea” absurd — atunci nicio VM nu ar comunica

Euristică de grilă

Când trei variante conțin obligații rigide („trebuie”, „minim 2”, „nu poate”) și una singură este permisivă („poate avea una sau mai multe”), cea permisivă este aproape întotdeauna cea corectă.

V6 · Ce reprezintă resursele virtuale

2025 (Q21)

În contextul virtualizării, ce reprezintă resursele virtuale, precum procesorul, memoria și spațiul de stocare?

  • a. Resurse fizice ale serverului, distribuite și gestionate de hypervisor pentru fiecare mașină virtuală
  • b. Resurse create artificial, fără utilizarea unor componente hardware reale
  • c. Resurse disponibile exclusiv pentru funcțiile de rețea
  • d. Resurse care nu pot fi partajate între mai multe mașini virtuale
Răspuns și explicație

Răspuns: a)

Virtualizarea nu creează resurse — ea partiționează și programează resursele fizice existente:

Resursă virtuală Ce este în realitate
vCPU timp de execuție pe nucleele fizice, alocat de planificatorul hypervisorului
vRAM pagini de memorie fizică mapate în spațiul de adrese al VM-ului
vDisk un fișier (.vmdk, .vhdx, .qcow2) sau un volum pe stocarea fizică

De ce cad celelalte:

De ce e fals
b) „fără hardware real” imposibil — orice instrucțiune se execută în final pe un procesor fizic
c) „exclusiv rețea” enunțul însuși menționează procesor, memorie și stocare
d) „nu pot fi partajate” exact invers: partajarea este scopul virtualizării. Hypervisoarele permit chiar overcommitment (alocarea a mai multor resurse virtuale decât cele fizice existente, mizând pe faptul că nu toate VM-urile le folosesc simultan la maximum).

Rezumatul capitolului

Concept Esența
Hypervisor = VMM oferă acces la resursele fizice pentru VM-uri
Tip 1 = bare metal direct pe hardware · ESXi, Hyper-V, Xen, KVM · producție
Tip 2 = hosted peste un Host OS · VirtualBox, VMware Workstation · desktop
Ce permite mai multe SO hypervisorul (nu VM-ul, nu procesorul)
Resurse virtuale resurse fizice, partiționate și partajabile
vNIC-uri 0, 1 sau mai multe — fără constrângeri
VM vs. container VM = kernel propriu · container = kernel partajat

Linux · Index · ➡ Sisteme de operare