A) Virtualización on seraldinho.pages.dev

1. Virtualización de CPU

nseral@proton.me (Nicolás Seral) — Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Los ordenadores actuales disponen de una cantidad limitada de recursos de hardware. En particular, una CPU cuenta con un número finito de núcleos físicos y solo puede ejecutar un conjunto reducido de instrucciones en cada instante. Sin embargo, un usuario esperaría poder ejecutar múltiples aplicaciones y procesos a la vez.

La solución a esto es la virtualización de CPU, que consiste en tomar uno o varios núcleos físicos de la CPU y simular, a partir de ellos, muchos más núcleos virtuales.

2. Virtualización de Memoria: Espacios de dirección, Base & Bounds y Segmentación

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En un dispositivo sin sistema operativo, el programa que ejecutemos tendrá toda la CPU y memoria para sí mismo. Cuando entran más programas en juego y se ejecutan “simultáneamente”, es necesario encontrar un modo de que todos ellos puedan estar en RAM a la vez sin interferir entre sí.

A partir de esta necesidad surge el concepto de Espacio de direcciones (Address Space).

Espacio de direcciones
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El espacio de direcciones es una abstracción que se crea de cara a un proceso específico y que representa su visión (punto de vista) de la memoria del sistema. Esto implica que un proceso no necesariamente tiene que poder ver o acceder a todas las direcciones de memoria reales del sistema.

3. Virtualización de Memoria: Paginación

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Paginación
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Mientras que la segmentación consistía en dividir la memoria física en partes de tamaño variable, la paginación la divide en partes del mismo tamaño.

Este método es más flexible y soluciona varios de los problemas que tenían los anteriores. Cuando un proceso necesita cierta cantidad de memoria y se la pide al sistema, este simplemente busca los primeros huecos que encuentre vacíos, y le da tantos como necesite. Para esto, el SO puede por ejemplo llevar una free list de todas las páginas vacías.

4. Virtualización de Memoria: Swapping

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Swapping
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Hasta ahora, habíamos asumido que todos los espacios de direccionamiento de todos los procesos, y en específico todas las páginas en uso por todos los procesos, cabían en memoria, pero la realidad es diferente.

Generalmente, cuando tengamos una cantidad limitada de RAM para alojar una cantidad arbitraria de procesos, tendremos que encontrar la manera de desplazar o swappear las páginas (que aunque tienen datos válidos en memoria reservada, no están siendo usadas activamente) a un sitio en el que tengamos más espacio disponible, para dejar la RAM a los procesos que la necesiten (y luego traerlas de vuelta a la RAM). Habitual y conceptualmente este otro sitio es el disco duro, aunque evidentemente resulta mucho más lento acceder a datos en disco que a datos en RAM, pero por eso mismo se suelen swappear los datos que menos se usan.

5. Virtualización de Memoria: Ejemplos y técnicas reales

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Sistemas Reales (VAX/VMS y Linux)
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Aunque VAX/VMS es un sistema operativo con casi 50 años, muchas de las técnicas y métodos usados para solucionar algunos de los problemas que tenía se siguen usando hoy en día. Además, a algunos de los métodos que usaba para solucionar dichos problemas también les surgieron otros problemas nuevos, mediante los que se explican técnicas más nuevas usadas por sistemas modernos.

6. Virtualización de Memoria: Seguridad

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Seguridad
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Una de las principales diferencias entre sistemas como VMS y los modernos, como Linux, es el enfoque en seguridad. Aquí hay algunas medidas que se fueron tomando con el tiempo.

Buffer Overflow - Bit NX
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Una de las primeras protecciones fue contra los buffer overflows.

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1. Virtualización de CPU

2. Virtualización de Memoria: Espacios de dirección, Base & Bounds y Segmentación

Espacio de direcciones #

3. Virtualización de Memoria: Paginación

Paginación #

4. Virtualización de Memoria: Swapping

Swapping #

5. Virtualización de Memoria: Ejemplos y técnicas reales

Sistemas Reales (VAX/VMS y Linux) #

6. Virtualización de Memoria: Seguridad

Seguridad #

Buffer Overflow - Bit NX #

Espacio de direcciones
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Paginación
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Swapping
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Sistemas Reales (VAX/VMS y Linux)
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Seguridad
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Buffer Overflow - Bit NX
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