Quase tudo neste catálogo foi inventado uma vez e melhorado desde então. Esta foi inventada, abandonada, formalmente provada impossível no hardware que importava, e então construída assim mesmo - o que faz dela a melhor advertência disponível sobre a palavra impossível.

Janeiro de 1967: aquilo já funcionava

O CP-40, sistema de pesquisa da IBM no Cambridge Scientific Center, entrou em uso de produção em janeiro de 1967 e é amplamente creditado como o primeiro hipervisor - um programa cuja função é rodar outros sistemas operacionais. Virou CP-67, e depois /370 em 1972, que a IBM entregou a instalações de mainframe no mundo inteiro.

Dois detalhes da época merecem ser carregados porque contradizem como a tecnologia costuma ser justificada hoje.

Desempenho nunca foi o objetivo. A sobrecarga do VM/370 era estimada em dez a quinze por cento, e quem o construiu não considerava execução eficiente um objetivo primário - a meta era o UTILIZAÇÃO eficiente de uma máquina cara. A troca foi julgada valer a pena em parte por razões de segurança.

Isolamento foi entendido de imediato. Rodar vários sistemas operacionais numa máquina, cada um incapaz de tocar os outros, foi reconhecido como propriedade de segurança nos anos 1960 e não precisou ser redescoberto.

O desaparecimento

Minicomputadores e depois computadores pessoais derrubaram a economia. Se o hardware é barato e pessoal, não há razão para compartilhá-lo, e a virtualização sobreviveu apenas dentro de instalações de mainframe por cerca de quinze anos.

Esse é um padrão que vale nomear, porque se repete: uma tecnologia não sobrevive por mérito, e sim por a restrição que a produziu ainda existir. Quando hardware voltou a ser caro - na forma de um data center cheio de servidores subutilizados -, a restrição voltou e a tecnologia também.

A impossibilidade formal

Popek e Goldberg estabeleceram os requisitos formais para arquiteturas virtualizáveis em meados dos anos 1970. O x86 da Intel não os satisfazia.

Um artigo de 2000 no USENIX Security, de John Robin e Cynthia Irvine, tornou isso preciso: dezessete instruções x86 eram sensíveis mas não privilegiadas - capazes de ler ou alterar estado privilegiado, e falhando em silêncio em modo usuário em vez de gerar exceção para o supervisor. Um hipervisor não consegue interceptar o que não gera exceção.

Por duas décadas, virtualização em hardware de mercado foi considerada formalmente impossível. A prova estava correta. A conclusão que tiraram dela estava errada, e a diferença entre essas duas afirmações é a lição inteira: a análise mostrou que aquilo não podia ser feito do jeito esperado, e todo mundo leu como se mostrasse que não podia ser feito.

1997 a 1998: fazendo assim mesmo

Em Stanford, Mendel Rosenblum, com os doutorandos Edouard Bugnion e Scott Devine, publicou o Disco, rodando sistemas operacionais de mercado sobre hardware para o qual eles não tinham sido projetados. A VMware veio em 1998, fundada por Rosenblum, Diane Greene como presidente, Bugnion, Devine e Edward Wang.

A resposta deles foi tradução binária: reescrever o código de núcleo enquanto ele roda, substituindo as instruções que falhariam em silêncio. É solução feia para uma impossibilidade elegante, e tornou a virtualização x86 comercialmente viável sete anos antes de Intel e AMD acrescentarem suporte em hardware, em meados dos anos 2000.

Note a sequência, porque ela inverte a história usual. Os fabricantes de chip acrescentaram suporte a virtualização DEPOIS de uma empresa de software provar que havia mercado, e não antes. O hardware seguiu uma demanda que o software já tinha criado.

A outra linhagem: contêineres

Contêineres não descendem de máquinas virtuais. Descendem de um comando .

O chroot, introduzido no Unix Versão 7 em 1979, muda o diretório raiz aparente de um processo. Ele não foi projetado para segurança nem para virtualização, e foi o primeiro passo para as duas assim mesmo. As jails do FreeBSD em 2000 e os containers do Solaris em 2004 endureceram a ideia, e os espaços de nomes e grupos de controle do Linux a transformaram em mecanismo geral, que o Docker tornou utilizável em 2013 e o tornou escalonável um ano depois.

As duas linhagens respondem a perguntas diferentes e a confusão entre elas é cara. Uma máquina virtual virtualiza o HARDWARE; um contêiner particiona o SISTEMA OPERACIONAL. Uma dá um núcleo diferente e uma fronteira forte a custo maior; o outro dá núcleo compartilhado e fronteira mais fraca a custo quase zero. Escolher entre eles é decidir do que você está isolando, e tratar fronteira de contêiner como equivalente a fronteira de hipervisor é o erro mais comum desta família.

Cargos e práticas

Esta família remodelou o trabalho operacional mais que qualquer outra, tirando o assunto do artigo de SDN, e em boa medida REMOVENDO escassez: quando um servidor leva minutos em vez de semanas, tudo a jusante muda.

Ela criou o espalhamento como problema de disciplina. A máquina trivial de criar é trivial de esquecer, e todo parque acumula instâncias sem dono - que é o mesmo problema de acúmulo das regras de firewall e das entradas de diretório, aparecendo pela terceira vez nesta série.

Criou a imagem como unidade de trabalho, e com ela a pergunta de cadeia de suprimentos que a indústria ainda responde: o que tem na imagem base, quem a construiu, e quando ela foi reconstruída pela última vez.

E criou o instantâneo - capturar e restaurar estado -, que mudou backup, teste e perícia ao mesmo tempo, e é por isso que virtualização é discutida em resposta a incidente tanto quanto em planejamento de capacidade.

As empresas

A IBM a construiu e a manteve dentro do mainframe. A VMware definiu o mercado comercial e foi comprada pela Broadcom; Xen e KVM levaram a linhagem aberta para os provedores de nuvem, cujos negócios inteiros repousam sobre esta tecnologia; a Docker criou o mercado de contêineres e teve dificuldade em monetizá-lo; e o Kubernetes, doado pelo Google a uma fundação, virou a camada de escalonamento em que quase todo mundo se padronizou.

Para onde vai

A fronteira segue sendo renegociada. Máquinas virtuais leves que iniciam em milissegundos existem porque a indústria quer velocidade de contêiner com isolamento de hipervisor, o que é admitir que a fronteira do contêiner nunca foi suficiente para carga multi-inquilino.

A computação confidencial estende isso ao operador. Memória cifrada e atestação miram uma ameaça que o projeto de 1967 nunca considerou: proteger um hóspede da plataforma que o executa.

A unidade continua encolhendo. Máquina, depois instância, depois contêiner, depois função - cada passo trocando isolamento e controle por densidade e velocidade, e cada passo reaprendendo as mesmas lições operacionais sobre o que acontece quando criar algo fica de graça.

E a propriedade fundadora não mudou. O CP-40 rodava outros sistemas operacionais numa máquina para que um recurso caro não ficasse ocioso. Toda camada desde então é variação dessa frase. A tecnologia sumiu por quinze anos não porque deixou de funcionar, e sim porque a razão dela foi embora - o que vale lembrar sempre que algo nesta indústria for declarado obsoleto.

Fontes