Virtualización

1. Computación en la Nube y Virtualización

En el tema anterior, aprendiste acerca de los servicios en la nube y los modelos en la nube. En este tema se explicará la virtualización. Los términos “computación en la nube” y “virtualización” suelen usarse de manera intercambiable; no obstante, significan dos cosas distintas. La virtualización es la base de la computación en la nube. Sin esta base, la computación en la nube que se implementa masivamente no sería posible.

La virtualización separa el sistema operativo (SO) del hardware. Varios proveedores ofrecen servicios virtuales en la nube que permiten aprovisionar servidores de manera dinámica según sea necesario. Por ejemplo, Amazon Web Services (AWS) proporciona una forma sencilla para que los clientes aprovisionen dinámicamente los recursos informáticos que necesitan. Estas instancias virtualizadas de los servidores se crean a pedido. Como se muestra en la figura, el administrador de red puede implementar una variedad de servicios desde AWS Management Console, incluidas máquinas virtuales, aplicaciones web, servidores virtuales y conexiones a dispositivos IoT.

2. Servidores Dedicados

Para poder apreciar completamente la virtualización, primero es necesario entender un poco parte la historia de la tecnología de los servidores. Históricamente, los servidores empresariales consistían en un sistema operativo de servidor, como Windows Server o Linux Server, instalado en un hardware específico, como se muestra en la figura. Toda la RAM, la potencia de procesamiento y todo el espacio del disco duro de un servidor se dedicaban al servicio proporcionado (por ejemplo, red, servicios de correo electrónico, etc).

El principal problema con esta configuración es que cuando falla un componente, el servicio proporcionado por este servidor no se encuentra disponible. Esto se conoce como punto único de falla. Otro problema era que los servidores dedicados eran infrautilizados. A menudo, los servidores dedicados estaban inactivos durante largos períodos de tiempo, esperando hasta que hubiera una necesidad de ofrecer un servicio específico que estos proporcionaban. Estos servidores malgastaban energía y ocupaban más espacio del que estaba garantizado por la cantidad de servicio. Esto se conoce como proliferación de servidores (server sprawl).

3. Virtualización de Servidores

La virtualización de servidores saca provecho de los recursos inactivos y consolida el número de servidores requeridos. Esto también permite que múltiples sistemas operativos existan en una sola plataforma de hardware.

Por ejemplo, en la figura, los ocho servidores dedicados anteriores se consolidaron en dos servidores con hipervisores para admitir varias instancias virtuales de los sistemas operativos.

El uso de la virtualización normalmente incluye redundancia para brindar protección desde un punto único de falla. La redundancia se puede implementar de diferentes maneras. Si falla el hipervisor, se puede reiniciar la VM en otro hipervisor. Además, la misma VM se puede ejecutar en dos hipervisores simultáneamente copiando las instrucciones de RAM y de CPU entre estos. Si falla un hipervisor, la VM continúa ejecutándose en el otro supervisor. Los servicios que se ejecutan en las VM también son virtuales y se pueden instalar o deshabilitar dinámicamente, según sea necesario.

El Hypervisor es un programa, un firmware o un hardware que suma una capa de abstracción a la parte superior del hardware físico real. La capa de abstracción se utiliza para crear máquinas virtuales que tienen acceso a todo el hardware de la máquina física, como CPU, memoria, controladores de disco y NIC. Cada una de esas máquinas virtuales ejecuta un sistema operativo completo y separado. Con la virtualización, las empresas ahora pueden consolidar la cantidad de servidores necesarios. Por ejemplo, no resulta raro que 100 servidores físicos se consoliden como máquinas virtuales sobre 10 servidores físicos que usan hipervisores.

4. Ventajas de la Virtualización

Una de las ventajas más importantes de la virtualización es un menor costo total:

• Menos cantidad de equipos necesarios: La virtualización permite la consolidación de servidores, lo que reduce la cantidad necesaria de servidores físicos, dispositivos de red e infraestructura de soporte. También significa menores costos de mantenimiento.
• Menor consumo de energía: La consolidación de servidores reduce los costos mensuales de alimentación y refrigeración. El consumo reducido ayuda a las empresas a lograr una menor huella de carbono.
• Menos espacio necesario: La consolidación de servidores con virtualización reduce la huella total del centro de datos. Menos servidores, dispositivos de red y racks reducen la cantidad de espacio de piso requerido.

Estos son los beneficios adicionales de la virtualización:

• Simplificación de prototipos: Se pueden crear rápidamente laboratorios autónomos que operan en redes aisladas para las pruebas y los prototipos de instalaciones de red. Si se comete un error, un administrador puede volver simplemente a una versión anterior. Los entornos de prueba pueden estar en línea, pero deben estar aislados de los usuarios finales. Una vez terminadas las pruebas, los servidores y sistemas pueden implementarse para los usuarios finales.
• Aprovisionamiento más rápido de servidores: La creación de un servidor virtual es mucho más rápida que el aprovisionamiento de un servidor físico.
• Mayor tiempo de actividad de servidores: La mayoría de las plataformas de virtualización de servidores actuales ofrecen funciones avanzadas y redundantes de tolerancia a fallas, como migración en vivo, migración de almacenamiento, alta disponibilidad y planificación de recursos distribuidos.
• Mejora de la recuperación de desastres: La virtualización ofrece soluciones avanzadas de continuidad de los negocios. Brinda la capacidad de abstracción de hardware de modo que el sitio de recuperación ya no necesite tener hardware que sea idéntico al hardware del entorno de producción. La mayoría de las plataformas de virtualización de servidores de la empresa también tienen software que puede ayudar a probar y automatizar las fallas antes de que suceda un desastre.
• Soporte de tecnologías heredadas: La virtualización puede ampliar la vida útil de los SO y las aplicaciones, para que las organizaciones tengan más tiempo para migrarse a soluciones más nuevas.

5. Capas de Abstracción

Para ayudar a explicar cómo funciona la virtualización, es útil usar capas de abstracción en las arquitecturas informáticas. Un sistema de computación consta de las siguientes capas de abstracción, como se muestra en la figura:

• Servicios
• OS
• Firmware
• Hardware

En cada una de estas capas de abstracción, se utiliza algún tipo de código de programación como interfaz entre la capa inferior y la capa superior. Por ejemplo, el lenguaje de programación C suele usarse para programar el firmware que tiene acceso al hardware.

Un ejemplo de virtualización se muestra en la figura. Un hipervisor se instala entre el firmware y el OS. El hipervisor puede admitir varias instancias de SO.

6. Hipervisores de Tipo 2

Un hipervisor, tipo 2, es un software que crea y ejecuta instancias de VM. La computadora, en la que un hipervisor está ejecutando una o más VM, es un equipo host. Los hipervisores de tipo 2 también se denominan hipervisores alojados. Esto se debe a que el hipervisor está instalado sobre el OS existente, como Mac OS X, Windows o Linux. Luego, una o más instancias adicionales de OS se instalan sobre el hipervisor, como se muestra en la figura.

Una gran ventaja de los hipervisores de tipo 2 es que el software de la consola de administración no es necesario.

Los hipervisores de tipo 2 son muy populares entre los consumidores y en las organizaciones que experimentan con la virtualización. Los hipervisores comunes de tipo 2 incluyen:

• Virtual PC
• VMware Workstation
• Oracle VM VirtualBox
• VMware Fusion
• Mac OS X Parallels

Muchos de estos hipervisores de tipo 2 son gratuitos. Sin embargo, algunos hipervisores ofrecen funciones más avanzadas por una tarifa.

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