La virtualización es el proceso de abstraer recursos de su hardware subyacente para crear versiones virtuales de un recurso de red, como un servidor, un escritorio o un dispositivo de almacenamiento. El concepto de virtualización existe desde finales de los años 60. Hoy en día, el uso de servidores virtualizados se ha vuelto esencial para las empresas y constituye la base de la computación en la nube.
La virtualización de servidores permite la creación de múltiples servidores virtuales en un único servidor físico. Cada servidor virtual opera como un servidor aislado e independiente y ejecuta su propio sistema operativo. Las organizaciones pueden ejecutar múltiples cargas de trabajo en un único servidor físico, maximizando la utilización.
Centro Infra explica qué es la virtualización de servidores, sus diferentes tipos y ejemplos, incluidos los tipos de software (hipervisores) involucrados. También destacamos las principales ventajas y desventajas de la virtualización de servidores y analizamos cuándo una organización debería utilizarla. Finalmente, exploramos cómo la virtualización de servidores impulsa la computación en la nube y cómo diferentes proveedores de servicios en la nube (CSP), como Amazon Web Services (AWS) y Microsoft Azure, aprovechan y habilitan la tecnología.
¿Qué es la virtualización de servidores?
En una arquitectura cliente-servidor, un servidor es una computadora que recibe y procesa solicitudes de computadoras cliente en la misma red. Tradicionalmente, cada servidor de un centro de datos requiere hardware dedicado y es capaz de admitir un único sistema operativo (SO). Significa que las organizaciones necesitan múltiples servidores dedicados para alojar diferentes aplicaciones y cargas de trabajo para evitar problemas de compatibilidad.
Hoy en día, los servidores de nivel empresarial son lo suficientemente potentes como para manejar múltiples cargas de trabajo. Mientras que reservarlos para una única carga de trabajo cada uno, a menudo resulta en una infrautilización de los recursos del servidor.
La virtualización de servidores permite a las organizaciones y a los usuarios dividir una única pieza de hardware en varios servidores virtuales, cada uno de los cuales funciona como una máquina independiente con su propia porción de recursos. Cada servidor virtual es capaz de admitir su propio sistema operativo, aplicaciones y cargas de trabajo. De esta forma, las organizaciones pueden utilizar un único servidor físico para alojar diferentes sistemas operativos y dividir sus recursos entre varias tareas.
¿Cómo funciona la virtualización de servidores?
La virtualización de servidores abstrae todo el software, como el sistema operativo (SO) y otras aplicaciones, del hardware subyacente. Esta abstracción y aislamiento se logran mediante un software especializado llamado hipervisor, que se encuentra entre el hardware físico y las máquinas virtuales (VM) que se ejecutan encima.
Un hipervisor virtualiza los recursos físicos de una máquina informática, como procesadores, memoria e interfaces de red, y también traduce todas las solicitudes entre los componentes físicos y virtualizados.
Básicamente, un hipervisor divide los recursos de hardware físico y los distribuye entre máquinas virtuales, que son instancias lógicas más pequeñas de una máquina informática. De esta manera, cada VM tiene su propio subconjunto de CPU, memoria, almacenamiento e interfaces de red. El hipervisor permite que cada VM acceda a los recursos físicos del hardware de forma controlada y aislada.
Una vez que un hipervisor crea máquinas virtuales o servidores virtuales en el caso de la virtualización de servidores, se debe instalar en ellos todo el software, sistemas operativos, controladores y aplicaciones. El sistema operativo instalado en una máquina virtual se denomina sistema operativo invitado (SO invitado).
¿Cuál es el objetivo principal de la virtualización de servidores?
Tradicionalmente, las empresas tenían que dedicar cada servidor a una única aplicación o carga de trabajo. Teniendo en cuenta la gran cantidad de aplicaciones de las que dependen las empresas modernas, las empresas tendrían que adquirir más servidores de los necesarios (es decir, sobreaprovisionamiento) y asumir los costos de mantenimiento continuo de grandes centros de datos. Además, las cargas de trabajo empresariales no requieren tantos recursos informáticos y de almacenamiento como los que ofrecen los servidores de nivel empresarial actuales, lo que significa que la mayoría de los servidores siguen estando muy infrautilizados de todos modos.
La virtualización de servidores divide cada servidor físico en varios servidores virtuales más pequeños. Cada servidor virtual tiene su propio sistema operativo (SO) y aplicaciones, lo que permite que un único servidor físico ejecute varias cargas de trabajo. A través de la virtualización de servidores, las empresas pueden reducir la cantidad de servidores que necesitan y utilizar su infraestructura de servidores existente a su máxima capacidad. Esto resulta en facilidad de administración y ahorro de costos a través de la utilización eficiente de recursos y un menor consumo de energía.
¿Cuáles son ejemplos de virtualización de servidores?
Como ejemplo de virtualización de servidores, considere una organización que requiere varias funciones de servidor, como un servidor web para alojar un sitio web, un controlador de dominio para autenticar usuarios internos y un servidor de bases de datos para almacenar y administrar bases de datos. En lugar de instalar varios servidores, la organización puede utilizar la virtualización de servidores para crear varios servidores virtuales y consolidar todas estas funciones de servidor en un único servidor físico.
Además, hay varias ofertas de virtualización disponibles para organizaciones e individuos. Algunos de los productos más populares para la virtualización de servidores incluyen VMware vSphere, VMware Workstation, Microsoft Hyper-V y Oracle VM Virtual Box.
Tipos de virtualización de servidores
Se pueden implementar diferentes tipos de virtualización de servidores, según el nivel de aislamiento entre las máquinas virtuales y su hardware host. Los tres tipos principales de virtualización de servidores son la virtualización completa, la paravirtualización y la virtualización a nivel del sistema operativo.
Virtualización completa versus paravirtualización – Diagrama
A continuación se detallan los tres tipos principales de virtualización de servidores:
1) Virtualización completa
La virtualización completa es un tipo de virtualización de servidores en la que un hipervisor distribuye y asigna recursos de hardware a servidores virtuales completamente aislados. Cada servidor virtual ignora la presencia de un hipervisor u otros servidores virtuales que se ejecutan en la máquina física. Funciona como una computadora totalmente independiente y autosuficiente, como si funcionara con su propio hardware dedicado.
La virtualización completa permite a las empresas personalizar los servidores virtuales individualmente, ya que todos actúan como computadoras autónomas y distintas.
2) Paravirtualización
La paravirtualización permite que todas las máquinas virtuales (VM) compartan recursos y se comuniquen entre sí. Para permitir este intercambio flexible de recursos, las máquinas virtuales deben poder interactuar directamente con el hipervisor, en lugar de desconocer su presencia.
La paravirtualización requiere algunas modificaciones en el sistema operativo invitado, así como un hipervisor especializado para permitir la comunicación directa a través de una hiperllamada. Debido a que cada máquina virtual puede interactuar directamente con otras máquinas virtuales en la misma computadora, el hipervisor requiere menos recursos para administrar las máquinas virtuales.
3) Virtualización a nivel de sistema operativo
La virtualización a nivel de sistema operativo elimina la necesidad de un hipervisor, ya que el sistema operativo (SO) está configurado para permitir múltiples instancias de espacio de usuario, llamadas contenedores. Cada contenedor funciona básicamente como una computadora independiente y aislada y empaqueta una aplicación o una carga de trabajo junto con todas sus dependencias. A diferencia de un hipervisor que permite ejecutar múltiples instancias de sistema operativo en el mismo hardware, la virtualización a nivel de sistema operativo aísla diferentes procesos que se ejecutan en la misma instancia de sistema operativo.
Los programas que se ejecutan dentro de contenedores están aislados y restringidos a los recursos y dispositivos asignados al contenedor en particular. Las aplicaciones en contenedores pueden ejecutarse en cualquier plataforma subyacente y, en esta medida, la contenedorización logra de manera efectiva lo que hace un hipervisor con las máquinas virtuales (VM).
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Software de virtualización de servidores
El software de virtualización de servidores se denomina comúnmente hipervisor. También se le conoce como monitor de máquina virtual (VMM) o monitor de VM. Las organizaciones utilizan hipervisores para dividir servidores dedicados en varias instancias virtuales y asignar recursos del servidor a diferentes máquinas virtuales, lo que garantiza la optimización de los recursos.
Existen dos tipos diferentes de hipervisores disponibles en el mercado:
Hipervisor tipo 1
Un hipervisor tipo 1 se instala directamente en el firmware de la máquina física y, a veces, se lo denomina erróneamente hipervisor “bare metal”. En realidad, es un software que se ejecuta de forma nativa y directamente sobre el hardware, con acceso directo a sus componentes y recursos.
La compatibilidad con el hardware adjunto puede ser un problema con los hipervisores tipo 1. Ejemplos de hipervisores tipo 1 incluyen VMware ESXi, Microsoft Hyper-V y Citrix XenServer con tecnología del hipervisor de código abierto Xen Project.
Hipervisor tipo 2
En lugar de estar vinculado directamente al hardware subyacente, un hipervisor tipo 2 se ejecuta bajo un sistema operativo host instalado en el hardware. El hipervisor tipo 2 no tiene interacción ni control directo sobre el hardware subyacente, lo que significa que se perderá algo de rendimiento debido a que el sistema operativo intermedio necesita sus propios recursos, requisitos de parches y supervisión operativa.
Sin embargo, el sistema operativo host permite que los hipervisores tipo 2 emulen hardware diferente de la máquina física subyacente. Ejemplos de hipervisores de tipo 2 incluyen Oracle VM VirtualBox y VMware Workstation.
Ventajas y desventajas de la virtualización de servidores
¿Cuáles son las ventajas de la virtualización de servidores?
Las ventajas de la virtualización de servidores son la consolidación de servidores, el consumo eficiente de recursos, un entorno aislado y una implementación más rápida.
1) Consolidación de servidores
La [consolidación] de servidores(/articulos/data-center-tiers-difference-1-2-3-4consolidation/) es la mayor ventaja de la virtualización de servidores. Al transferir diferentes cargas de trabajo a varios servidores virtualizados que se ejecutan en la misma máquina física, las organizaciones pueden consolidar diferentes funciones de servidor en unas pocas máquinas físicas. De esta manera, las organizaciones pueden reducir la cantidad de servidores físicos que necesitan. Menos servidores físicos dan como resultado una huella de hardware más pequeña, así como menores costos de adquisición y mantenimiento.
2) Consumo eficiente de recursos
Los servidores físicos actuales tienen significativamente más potencia de procesamiento y capacidad de almacenamiento que lo que necesita una aplicación o carga de trabajo empresarial promedio. Tradicionalmente, el exceso de recursos del servidor físico se desperdiciaría. Sin embargo, la virtualización de servidores distribuye los recursos disponibles a múltiples servidores virtuales, lo que resulta en una utilización eficiente de un hardware potente.
3) Entorno aislado
Las organizaciones pueden ejecutar programas que no son de confianza en un entorno aislado y controlado. Un administrador puede filtrar las operaciones de un programa que se ejecuta en una máquina virtual (VM) y evitar su ejecución en la máquina host. Esta técnica se conoce como sandboxing.
La virtualización se utiliza a menudo en entornos de desarrollo y pruebas debido a su característica de aislamiento. Si surgen problemas al probar una nueva versión, la máquina virtual se puede restablecer sin pérdida de datos ni tiempo de inactividad para otros sistemas.
4) Implementación más rápida
Comprar y configurar nuevos servidores físicos puede llevar días o semanas, mientras que los servidores virtuales se pueden implementar en cuestión de minutos. Las empresas también pueden replicar rápidamente servidores virtuales para realizar copias de seguridad de sistemas críticos y cumplir con sus objetivos de recuperación ante desastres.
¿Cuáles son las desventajas de la virtualización de servidores?
Las desventajas de la virtualización de servidores son la vulnerabilidad de la seguridad, la degradación del rendimiento, la expansión de la virtualización y los costos iniciales.
1) Vulnerabilidad de seguridad
La seguridad de los servidores virtuales está ligada a la seguridad del hipervisor. Debido a que el hipervisor tiene control sobre las máquinas virtuales (VM) y su acceso a los recursos informáticos, la posibilidad de inyecciones de malware y vectores de ataque abiertos se vuelve pronunciada para cualquier VM alojada o controlada por el hipervisor.
2) Degradación del rendimiento
Hay una ligera disminución en el rendimiento del servidor virtual, en comparación con un servidor físico, debido a todas las traducciones adicionales y al intercambio y mapeo de recursos en un entorno virtual. Sin embargo, con las últimas tecnologías y técnicas de virtualización, la degradación del rendimiento es mínima y apenas perceptible.
3) Expansión de la virtualización
Dado que los servidores virtuales son relativamente fáciles de construir, es más probable que los administradores creen más máquinas virtuales de las necesarias. Las empresas terminan teniendo que administrar más servidores virtuales de los que pueden manejar, lo que genera una expansión descontrolada.
4) Costos iniciales
La transición de sistemas heredados a sistemas virtualizados es costosa. Además, aunque es poco común, es posible que algunos hardware y software heredados no admitan la virtualización en absoluto.
¿Cuándo se debe utilizar la virtualización de servidores?
En general, la virtualización de servidores permite una mayor agilidad, flexibilidad y eficiencia de TI. Las organizaciones deberían considerar la virtualización de servidores para reducir sus costos de TI y mejorar la productividad y la resiliencia. Sin embargo, al pasar de sistemas heredados, las organizaciones deben evaluar su infraestructura y cargas de trabajo existentes para garantizar la compatibilidad y estimar los costos de adquirir licencias relevantes.
Virtualización de servidores en computación en la nube
La virtualización, en sí misma, no es computación en la nube. Sin embargo, la tecnología es responsable de hacer posible la prestación de servicios de computación en la nube. Una de las principales características de un proveedor de servicios en la nube (CSP) es la capacidad de aprovisionar recursos de infraestructura virtualizados mediante una herramienta de gestión de autoservicio.
Al ofrecer interfaces de programación de aplicaciones (API) bien definidas y permitir la automatización, los proveedores de la nube han hecho posible que los clientes aprovisionen los recursos necesarios mediante un modelo de autoservicio. Por lo tanto, los clientes no tienen que esperar en cola para implementar sus recursos, mientras un ingeniero de la nube realiza la configuración necesaria para ellos. En cambio, los clientes pueden interactuar con los servicios en la nube directamente mediante llamadas API y “activar” sus propios recursos en cuestión de minutos.
¿Qué es la virtualización de servidores en AWS?
Amazon Web Services (AWS) ofrece la capacidad de aprovisionar recursos de infraestructura virtualizados utilizando herramientas de administración de autoservicio – a través de su consola de administración de AWS (accesible a través de un navegador web), interfaz de línea de comandos (CLI) y acceso directo a sus API de software – para permitir a los clientes aprovisionar sus recursos, como servidores, almacenamiento y bases de datos.
Como ejemplo, una instancia de Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) es un servidor virtual que se ejecuta en centros de datos de AWS.
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¿Qué es la virtualización de servidores en Microsoft Azure?
La nube de Azure se basa en el hipervisor Azure, propiedad de Microsoft. Para permitir el acceso de autoservicio a su infraestructura y recursos virtualizados, Azure proporciona un Microsoft Azure Portal basado en web que comprende varias herramientas y recursos, como Azure PowerShell, Azure Resource Manager, Azure Monitor Agent (AMA) y Azure Diagnostic Agent, entre otros.
Microsoft Azure Portal permite a las organizaciones monitorear y administrar de manera centralizada sus recursos de Azure, incluidas máquinas virtuales, recursos de almacenamiento, aplicaciones, servicios y datos, en todos los dispositivos y plataformas.
Por ejemplo, las máquinas virtuales (VM) de Azure son el equivalente de Azure de un servidor virtual que se ejecuta en centros de datos de Azure.
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