Máquina virtual (VM)

¿Qué es una máquina virtual (VM)?

Las organizaciones utilizan la virtualización de dos formas principales. Las empresas pueden tener una combinación de estas dos opciones en su red, según sus necesidades.

La primera opción es el escritorio virtual. Esta tecnología crea una estación de trabajo virtual que ofrece experiencia compartida estándar en todos los escritorios virtuales en una red central. Los usuarios acceden con facilidad a su escritorio virtual de forma remota por Internet y trabajan en él con una experiencia consistente, con cualquier dispositivo que usen para acceder. La interfaz de escritorio es limitada, y los usuarios solo tienen acceso a aplicaciones específicas. Estas estaciones de trabajo no usan recursos de hardware virtual como CPU, memoria o almacenamiento, y dejan de estar activas cuando el usuario cierra sesión.

Por otro lado, las máquinas virtuales ofrecen una experiencia de PC virtual personalizable que brinda al usuario recursos de hardware específicos. El rango de aplicaciones disponibles en máquinas virtuales es superior al que ofrecen los escritorios virtuales. Las máquinas virtuales también están aisladas de todas las otras máquinas virtuales en la red, y siguen existiendo en el sistema incluso después de que el usuario haya cerrado la sesión. Básicamente, ofrecen la misma experiencia que el PC de escritorio sin el mantenimiento del hardware.

Virtualización completa: consiste en la creación de máquinas virtuales que simulan el funcionamiento de PC físicos. Incluye lo siguiente:

• Virtualización basada en hipervisores: este método permite que los hipervisores se ejecuten directamente en hardware físico, ofrece acceso directo y proporciona un alto rendimiento.
• Virtualización asistida por hardware: permite aislar mejor los sistemas operativos de invitado y hosts llevando a cabo la virtualización a través de extensiones de CPU y hardware.

Paravirtualización: permite que el hipervisor y los sistemas operativos de invitado trabajen juntos para mejorar la velocidad y el rendimiento.

• Descripción general de la paravirtualización: la paravirtualización facilita la interacción entre el sistema operativo de invitado y el hipervisor, para lograr una comunicación más directa y el uso compartido de recursos.
• Ventajas y casos de uso de la paravirtualización: la paravirtualización permite un uso eficaz de los recursos, y esto contribuye a mejorar la escalabilidad. Reduce la sobrecarga de la emulación del hardware y garantiza una comunicación directa con el hipervisor. La paravirtualización se puede usar en la consolidación de servidores y para computación de alto rendimiento, ya que ambas requieren una gran eficiencia y rendimiento.

Contenedorización: la contenedorización crea e implementa entornos aislados de aplicaciones, conocidos como contenedores, que garantizan que estas se ejecuten de forma homogénea y con la posibilidad de transportarlos a otros entornos de computación.

• La diferencia entre máquinas virtuales y contenedores: las máquinas virtuales imitan el sistema operativo, lo que permite el funcionamiento de instancias aisladas en un único servidor físico. Por el contrario, los contenedores comparten el sistema operativo del ordenador principal para ofrecer entornos aislados de tiempo de ejecución.
• Ventajas y aplicaciones de la contenedorización: la contenedorización ofrece numerosas ventajas, como el aislamiento, la eficiencia y la portabilidad. Los microservicios facilitan la realización de pruebas e implementación de aplicaciones modulares y escalables, lo que permite agilizar el desarrollo de las mismas.

Hipervisor

Un hipervisor es un programa de software para crear y gestionar máquinas virtuales (MV). Este permite que distintos marcos de trabajo puedan funcionar a la vez en una máquina física que sirve como hospedaje, pero compartiendo los recursos de equipo subyacentes.

• Definición y función de un hipervisor: un hipervisor es un intermediario entre el equipo real y las máquinas virtuales que se ejecutan en él. Ofrece una capa de deliberación que sirve para virtualizar cualquier equipo oculto, lo que permite a varias máquinas virtuales trabajar de forma autónoma y segura. El hipervisor se utiliza para gestionar la asignación y el uso de los recursos del sistema principal, como pueden ser los chips de un ordenador, la memoria, el almacenamiento, la conectividad de red y la administración de sistemas. Este permite asignar a cada máquina virtual una porción razonable de recursos, a la vez que garantiza el aislamiento de cada una de ellas.
• Tipos de hipervisores. Existen dos tipos de hipervisores:

1. Tipo 1: hipervisor de hardware. El hipervisor de hardware se ejecuta en el hardware del ordenador principal sin que haya un sistema operativo subyacente. Se conecta con los equipos informáticos y permite administrar la virtualización de los marcos de trabajo de los visitantes. Este hipervisor se suele utilizar en situaciones de virtualización de servidores y mejora la ejecución y la seguridad, ya que no existe ninguna otra capa adicional con marcos de trabajo.
2. Tipo 2: hipervisor hospedado. Un hipervisor hospedado se ejecuta encima de un marco de trabajo del host. Depende del sistema operativo del ordenador principal en lo referente a los controladores de los equipos y a otras comunicaciones entre aparatos. Los hipervisores del tipo 2 se suelen usar en la virtualización de áreas de trabajo y son más fáciles de configurar y utilizar. Permiten a los clientes ejecutar varios sistemas operativos de invitado en sus propios ordenadores.

Sistema operativo de invitado

• La importancia y funcionalidad de un sistema operativo de invitado: el sistema operativo de invitado es una parte fundamental de una máquina virtual, ya que ofrece el entorno en el que se ejecutan las aplicaciones. Su principal relevancia y utilidad dentro de una máquina virtual incluye la ejecución de aplicaciones, la gestión de recursos, los controladores de los dispositivos, la seguridad y el aislamiento, y la gestión del sistema de archivos.
  
• Consideraciones de compatibilidad con máquinas virtuales: algunos de los aspectos más importantes de la compatibilidad incluyen los sistemas operativos de invitado, los controladores y la integración, el rendimiento y la optimización, la activación de licencias y los derechos de virtualización.

Hardware virtual: un equipo virtual hace referencia a un producto que se caracteriza por imitar o virtualizar equipo real dentro del entorno de una máquina virtual (MV). Esto permite a varias máquinas virtuales compartir y usar con eficiencia los recursos informáticos. Las partes fundamentales del equipo virtual son:

• Virtualización de la CPU: abstrae y divide la CPU física en CPU virtuales, lo que hace posible ejecutar varias máquinas virtuales a la vez en un servidor físico.
• Virtualización de la memoria: abstrae la memoria física en una memoria virtual, lo que hace posible una asignación y gestión de la memoria más eficiente.
• Virtualización de discos y almacenamiento: permite agrupar recursos de almacenamiento y aprovisionar discos virtuales.
• Virtualización de red: superpone redes virtuales sobre las redes físicas para mejorar la agilidad de la red y el empleo de los recursos de red.

Virtualización de servidores

• Consolidar varios servidores en un único PC principal: la virtualización de servidores permite combinar varios servidores en un único equipo host. En lugar de reservar un servidor particular para cada aplicación o responsabilidad, la virtualización lo que hace es crear varias máquinas virtuales (MV) en un servidor particular. Esto supone ciertas ventajas, como ahorro de costes, optimización de los recursos, facilidad de gestión, escalabilidad y flexibilidad. 
• Equilibrar cargas y alta disponibilidad: la virtualización de servidores ofrece un mecanismo para equilibrar cargas y proporcionar alta disponibilidad con el objetivo de garantizar una accesibilidad permanente y un uso eficaz de los activos. El equilibrio de cargas sirve para atribuir a las máquinas virtuales de forma natural el uso de activos, tráfico de red o reglas predefinidas. Esto garantiza que no haya ordenadores principales sobrecargados y otros utilizados por debajo de su capacidad. La alta disponibilidad se refiere a la capacidad para mantener en funcionamiento aplicaciones y administraciones.

Entornos de desarrollo y pruebas

• Crear entornos aislados de desarrollo: los diseñadores pueden habilitar máquinas virtuales dedicadas para comenzar con la programación, lo que les permite trabajar dentro de un espacio confinado y controlado. Las ventajas de trabajar con máquinas virtuales en entornos aislados incluyen la uniformidad de los entornos, espacios controlados de pruebas (sandbox), aislamiento, seguridad, personalización y portabilidad.
• Realizar pruebas sobre la compatibilidad y escalabilidad del software: las máquinas virtuales son fundamentales para poner a prueba la compatibilidad y escalabilidad del software. Los desarrolladores y responsables de las pruebas de software pueden habilitar rápidamente máquinas virtuales con parámetros específicos para comprobar la similitud de la programación en diferentes fases, programas y adaptaciones. Las máquinas virtuales hacen posible escalar las condiciones de las pruebas. Los responsables de pruebas pueden establecer diferentes situaciones con las máquinas virtuales y recrear las grandes cargas de los clientes o las condiciones de la organización para evaluar la ejecución y adaptabilidad de la programación.

Computación en la nube y centros de datos virtuales

• Infraestructura como servicio (IaaS) y máquinas virtuales: la infraestructura como servicio es un modelo distribuido de computación que proporciona activos virtualizados en la red. Las máquinas virtuales desempeñan un papel fundamental en la IaaS que se puede usar para crear instancias de máquinas virtuales, asignar recursos bajo demanda y para hospedar a varios inquilinos.
• Gestionar y escalar implementaciones de máquinas virtuales: poder llevar a cabo una administración y escalado eficaces son fundamentales para organizaciones con máquinas virtuales en condiciones de nube. Algunas consideraciones básicas a tener en cuenta son la automatización, organización, supervisión de recursos, escalado automático, equilibrio de cargas, copia de seguridad y recuperación ante desastres.

Virtualización de escritorios

• Infraestructura de escritorios virtuales (VDI): la VDI es una innovación en virtualización relacionada con el área de trabajo que permite a los clientes acceder a distancia a sus entornos de escritorio o en dispositivos diferentes. La VDI incluye facilitar máquinas virtuales (MV) en un servidor unificado y habilitar la experiencia del área de trabajo a los clientes finales de toda la organización. Sus componentes fundamentales incluyen escritorios virtuales, gestión centralizada, acceso remoto y administración de perfiles de usuario.
• Acceso remoto y computación de cliente ligero: la virtualización de escritorios facilita el acceso remoto y el procesamiento de clientes ligeros, lo que aligera la experiencia informática. Ofrece almacenamiento centralizado de aplicaciones y datos, así como una mejora de la seguridad y la protección de datos.

Rendimiento y gestión de recursos

• Implicaciones de las sobrecargas y el rendimiento de la virtualización: la virtualización se presenta como una capa reflectante entre el equipo informático y las máquinas virtuales. Es fundamental tener en cuenta las sobrecargas de los siguientes elementos: CPU, memoria, almacenamiento y E/S, y redes.
• Asignación y contención de recursos: las organizaciones con máquinas virtuales necesitan que la distribución de activos garantice una ejecución idónea y se eviten conflictos entre activos. Entre las consideraciones a tener en cuenta se incluyen la asignación de CPU y memoria, el rendimiento del almacenamiento y el ancho de banda de la red.

Seguridad y aislamiento 

• Mejores prácticas de seguridad para máquinas virtuales: para actualizar la seguridad en instalaciones de máquinas virtuales, se recomiendan prácticas como reparaciones y actualizaciones, protección de la configuración, aislamiento y segmentación, supervisión y registro.
• Vulnerabilidades y riesgos en entornos virtualizados: las condiciones virtualizadas presentan debilidades y peligros explícitos, como vulnerabilidades del hipervisor, escape de máquinas virtuales, filtraciones de datos y ataques entre máquinas virtuales.

Activación de licencias y cumplimiento normativo

• Consideraciones sobre las licencias para máquinas virtuales: las disposiciones sobre máquinas virtuales pueden tener que permitir sugerencias sobre aplicaciones y marcos de trabajo.
• Cumplimiento de los contratos de software y hardware: los entornos de máquinas virtuales deben cumplir con las disposiciones sobre programación y equipos informáticos, incluidos los contratos con los fabricantes de software y hardware y las regulaciones normativas.