Prologo: La virtualización es una tecnología que permite aprovechar al máximo los recursos de hardware, mejorar la seguridad, aumentar la flexibilidad y reducir costos. Se utiliza en una amplia variedad de entornos, desde centros de datos hasta la computación en la nube.
Fundamentos de la Virtualización
-. La virtualización es una tecnología en la informática que permite crear múltiples entornos virtuales dentro de un solo sistema físico. La virtualización es una tecnología que permite crear representaciones virtuales de recursos físicos, como servidores, almacenamiento, redes y sistemas operativos. Esto se logra mediante el uso de un software de virtualización, también conocido como hipervisor, que se encarga de administrar y abstraer los recursos físicos para que puedan ser utilizados por múltiples máquinas virtuales (MV) de forma independiente.
-. Que hardware necesitamos para tener MV. ¡Crear un escenario! disponemos en My-portatil i5 con 8 núcleos, RAM 32GB y SSD-1tb y un sistema operativo windows-10. A todas luces esta funcionando con un desperdicio de recurso importante; pero es ideal para crear maquinas-virtualizadas y realmente es extraordinario lo que se puede estirar el hardware del equipo. Podemos dividir los recursos de hardware de esta computadora física en múltiples máquinas virtuales independientes.
-. Cada máquina virtual funciona como si fuera una computadora física separada, con su propio sistema operativo, memoria RAM, almacenamiento y recursos de red. Esto se logra porque el hipervisor simula el hardware físico para cada máquina virtual, permitiéndole ejecutar sus propios programas y operar de manera independiente.
Abstracción del hardware:
-. La Virtualización separa los recursos de hardware físico de los sistemas operativos y aplicaciones que los utilizan. Crea una capa de Abstracción que permite que múltiples sistemas operativos y aplicaciones compartan los mismos recursos físicos. la Abstracción del hardware se refiere a la capacidad del software de Virtualización para ocultar los detalles específicos del hardware físico a las Máquinas-Virtuales (MV). Esto permite que las MV funcionen de manera independiente y sin necesidad de conocer la configuración específica del hardware subyacente.
Técnicas abstracción del hardware:
-. El software de Virtualización, también conocido como hipervisor, utiliza diversas técnicas para Abstraer el hardware.
- Capa de abstracción de hardware (HAL): Es una capa de Software que proporciona una interfaz genérica para acceder a los recursos de hardware. La HAL oculta las diferencias entre los diferentes tipos de hardware y presenta una interfaz uniforme a las MV.
- Emulación: El hipervisor puede emular el comportamiento de dispositivos de hardware específicos, como CPUs, memorias y discos duros. Esto permite que las MV ejecuten sistemas operativos y aplicaciones que están diseñadas para funcionar en ese tipo de hardware, incluso si el hardware físico real es diferente.
- Paravirtualización: Esta técnica modifica el sistema operativo huésped para que coopere con el hipervisor y comparta recursos de hardware de manera eficiente. La Paravirtualización puede mejorar el rendimiento de las MV, pero requiere modificar el sistema operativo huésped, lo que puede no ser siempre posible o deseable.
-. La Abstracción del hardware es una característica esencial de la Virtualización que permite que las MV funcionen de manera independiente y sin necesidad de conocer la configuración específica del hardware subyacente. Esto ofrece una serie de beneficios importantes, como la portabilidad, la flexibilidad, el aislamiento y la eficiencia.
Hipervisor:
-. Es el software que gestiona las máquinas virtuales y asigna recursos del hardware físico. También conocido como monitor de máquina virtual (VMM), es un software que permite ejecutar múltiples máquinas virtuales (MV) en un solo equipo físico. Actúa como una capa de Abstracción entre el hardware-físico y las MV, permitiendo que cada una de ellas funcione de forma independiente con su propio sistema operativo, memoria, almacenamiento y recursos de red.
Tipos de hipervisores:
- Hipervisores de tipo-1 (bare-metal): Se instalan directamente en el hardware físico, sin necesidad de un sistema operativo host subyacente. / Ofrecen mayor rendimiento y control sobre el hardware. / Son más complejos de administrar. / Ejemplos: VMware ESXi, KVM (Kernel-based Virtual Machine).
- Hipervisores de tipo-2 (basados en host): Se ejecutan dentro de un sistema operativo host existente. / Son más fáciles de instalar y administrar. / Pueden tener un impacto leve en el rendimiento del sistema operativo host. / Ejemplos: VirtualBox, VMware Workstation Player, Oracle VM VirtualBox.
Aclaremos Concepto:
- .Que es Sistema Operativo host: El concepto en el ámbito de la informática, de un sistema operativo host hace referencia al sistema operativo principal que se ejecuta en una computadora física. Este sistema operativo tiene control directo sobre los recursos de hardware de la computadora, como la CPU, la memoria, el almacenamiento y los dispositivos de entrada/salida. Gestionar los recursos del sistema. Proporcionar una interfaz de usuario. Ejecutar programas y aplicaciones. Mantener la seguridad del sistema.
Aislamiento en la virtualización:
-. En el contexto de la Virtualización, el aislamiento se refiere a la capacidad de separar y proteger las máquinas virtuales (MV) entre sí y del sistema operativo host. Esto es fundamental para garantizar la seguridad, la confiabilidad y la estabilidad del entorno virtualizado. Cada máquina virtual funciona de manera independiente y aislada de las demás. Esto proporciona seguridad y estabilidad, ya que los problemas en una VM no afectan a las otras.
Tecnologías para el aislamiento:
- Hipervisores: El hipervisor es el componente principal que proporciona Aislamiento entre las MV y el sistema operativo host.
- Paravirtualización: Permite que las MV compartan recursos físicos de forma segura y eficiente.
- Virtualización de hardware: Simula el hardware físico para las MV, proporcionando un aislamiento completo.
- Contenedores: Agrupan aplicaciones y sus dependencias en un entorno aislado, similar a una MV ligera.
Partición de recursos:
-. La partición de recursos es una técnica utilizada en la Virtualización para asignar recursos físicos a máquinas virtuales (MV) de manera eficiente y controlada. El objetivo es garantizar que cada VM tenga los recursos que necesita para funcionar correctamente, sin sobrecargar el sistema físico subyacente. Los recursos del hardware físico (CPU, memoria, almacenamiento, red) se dividen y asignan a las diferentes máquinas virtuales. Permite una utilización más eficiente del hardware.
Métodos de partición de recursos:
- CPU: Se puede asignar a las VM un número específico de núcleos de CPU o una fracción del tiempo total de CPU del servidor físico.
- Memoria RAM: Se puede asignar a las VM una cantidad fija de memoria RAM o un porcentaje de la memoria RAM total del servidor físico.
- Almacenamiento: Se puede asignar a las VM una cantidad fija de espacio en disco o un porcentaje del espacio en disco total del servidor físico.
- Red: Se puede asignar a las VM un ancho de banda de red específico o una prioridad de red.
Encapsulamiento:
-. Encapsulamiento es un pilar fundamental de la programación orientada a objetos. En el mundo de la programación orientada a objetos (POO), la Encapsulación se presenta como un concepto fundamental para organizar y proteger los datos y el comportamiento de los objetos. Básicamente, funciona como un mecanismo que reúne datos (atributos) y métodos (comportamientos) dentro de una misma unidad.
-. Cada máquina virtual es un paquete completo que incluye su propio sistema operativo, aplicaciones y recursos virtuales. Facilita la portabilidad y la gestión de las máquinas virtuales.
-. La Encapsulación es fundamental para la POO que ofrece múltiples beneficios, como la ocultación de la implementación, la protección de datos, la modularidad y la reutilización de código. Al agrupar datos y métodos relacionados dentro de una clase, la Encapsulación promueve un diseño de software más organizado, robusto y fácil de mantener.
-. Estos Fundamentos de la Virtualización hacen que la virtualización sea una tecnología clave en centros de datos, computación en la nube, desarrollo y pruebas de software, y en muchos otros campos de la informática moderna.
-. El diagrama muestra una arquitectura de virtualización en capas:
- En la parte superior hay tres bloques etiquetados «APP«, que representan aplicaciones.
- Debajo de cada «APP» hay un bloque etiquetado «OS«, que significa sistema operativo.
- En la base hay una capa denominada «Capa-Virtualización-Abstracción«.
- Debajo del diagrama hay una nota que dice: «Maquina-Virtual ejecuta su propio sistema operativo y sus propias aplicaciones».
-. Esta estructura ilustra el concepto de máquinas virtuales, donde cada instancia tiene su propio sistema operativo y aplicaciones, ejecutándose sobre una capa de virtualización que abstrae los recursos físicos del hardware subyacente.
Recopilando:
-. Veamos los puntos mas importantes de este post:
- La virtualización es una tecnología que crea múltiples entornos virtuales dentro de un sistema físico.
- Utiliza un software llamado hipervisor para administrar y abstraer los recursos físicos.
- Permite dividir los recursos de hardware de una computadora física en múltiples máquinas virtuales independientes.
- Cada máquina virtual funciona como una computadora separada con su propio sistema operativo y recursos.
- La abstracción del hardware separa los recursos físicos de los sistemas operativos y aplicaciones.
- El hipervisor utiliza técnicas como HAL, emulación y paravirtualización para abstraer el hardware.
- Existen dos tipos de hipervisores: tipo 1 (bare-metal) y tipo 2 (basados en host).
- El aislamiento en virtualización separa y protege las máquinas virtuales entre sí y del sistema operativo host.
- La partición de recursos asigna recursos físicos a máquinas virtuales de manera eficiente y controlada.
- Se pueden particionar recursos como CPU, memoria RAM, almacenamiento y red.
- El encapsulamiento agrupa el sistema operativo, aplicaciones y recursos virtuales en cada máquina virtual.
- La virtualización mejora la eficiencia, flexibilidad y seguridad en el uso de recursos de hardware.
- Permite crear escenarios con múltiples máquinas virtuales en un solo equipo físico.
- Ofrece beneficios como portabilidad, flexibilidad, aislamiento y eficiencia.
- Se utiliza en diversos entornos, desde centros de datos hasta computación en la nube
Referencias : (Entorno-Moreluz)
