Comprender la virtualización en informática
La virtualización es un concepto vital en Informática, sobre todo cuando se trata de gestionar recursos de forma eficiente. Visualizarla como una capa de abstracción ayudaría a comprenderla mejor. Esta capa separa el hardware del software, permitiendo que varios sistemas operativos se ejecuten en una única máquina física.
La virtualización puede definirse como el proceso de crear una representación basada en software (o virtual) de algo, en lugar de una física. Esto puede aplicarse a aplicaciones, servidores, almacenamiento y redes.
Definición de virtualización: Simplificada
Imagina que tienes una caja de ceras de colores. En un mundo no virtualizado, si quieres dibujar un círculo verde, necesitarías un lápiz de color verde. Si todos los crayones verdes hubieran sido utilizados por otros, no tendrías suerte. Pero en un mundo virtualizado, los lápices de colores pueden ser del color que quieras cuando lo necesites. La caja de ceras es el servidor físico, y las ceras son los recursos; la virtualización permite que esos recursos sean del color que necesites, cuando lo necesites.
- La virtualización permite crear una versión virtual de un dispositivo o recurso, como servidores, dispositivos de almacenamiento, redes e incluso un sistema operativo.
- La tecnología que hay detrás de la virtualización se conoce como monitor de máquina virtual (VMM) o gestor virtual, que separa los entornos informáticos de la infraestructura física real.
- La virtualización aprovecha al máximo tu inversión en hardware utilizando toda su capacidad.
Conexión entre virtualización y sistemas informáticos
Piensa en una empresa que utiliza varios servidores, cada uno con una finalidad distinta. Uno podría ser un servidor de correo electrónico, otro podría albergar una base de datos de la empresa y otro podría encargarse de ejecutar un software de análisis. Con la virtualización, en lugar de mantener servidores físicos separados para cada proceso o aplicación, esos servidores pueden combinarse en una única máquina física.
Aquí, la eficiencia de la virtualización es el factor crucial que permite ejecutar varios procesos en la misma máquina sin que afecte al rendimiento. Normalmente, cuanto mayor es la eficiencia, mayor es el número de procesos virtuales que pueden ejecutarse sin comprometer el rendimiento del sistema.
Así es como se ve en un sistema virtual:
| Máquina física | Máquina Virtual 1 | Máquina virtual 2 | Máquina virtual 3 |
| Servidor A | Servidor de correo electrónico | Base de datos de la empresa | Software de análisis |
función virtualización(n, e){ var resultado = n / e; return resultado; }El fragmento de código anterior muestra una forma simplificada de calcular el número de máquinas virtuales que se ejecutan en una máquina física, asumiendo n como número de procesos y e como eficiencia de la virtualización.
Diferentes tipos de técnicas de virtualización
Dentro del campo de la Informática, hay varias técnicas diferentes de virtualización con las que te puedes encontrar. Cada una de estas técnicas cumple una función única y ofrece un conjunto diferente de ventajas.
Sumergirse en la virtualización del hardware
Cuando piensas en la virtualización en el sentido más tradicional, probablemente estés pensando en la virtualización del hardware. Se trata del proceso de crear una máquina virtual, un contenedor de software único e independiente que puede ejecutar su sistema operativo y sus aplicaciones como si fuera un ordenador físico.
- En la virtualización de hardware, el hardware permite que varios sistemas operativos se ejecuten simultáneamente en una única máquina física.
- El hardware subyacente se particiona en varias máquinas virtuales (VM), cada una con sus recursos, como CPU, memoria y almacenamiento.
- Cada VM actúa independientemente de las demás, lo que permite el aislamiento entre las distintas VM.
He aquí una representación básica de cómo una máquina física puede dividirse en varias VM:
| Máquina física | Máquina Virtual 1 | Máquina virtual 2 |
| Máquina X | Sistema Operativo-1 con sus aplicaciones | Sistema Operativo-2 con sus aplicaciones |
Explorando la virtualización de servidores
La siguiente técnica de virtualización interesante que hay que entender es la virtualización de servidores. Se trata de la partición de un servidor físico en varios servidores virtuales más pequeños mediante software.
- En la virtualización de servidores, una aplicación de software divide el servidor físico en varios entornos virtuales aislados, a menudo llamados servidores virtuales o privados.
- Esto es útil para garantizar la privacidad de cada usuario y la seguridad de sus datos frente a otros usuarios.
- La virtualización de servidores también permite mejorar los procesos de recuperación ante desastres, ya que cada servidor virtual puede reiniciarse independientemente de los demás.
Las pruebas de la virtualización de servidores pueden visualizarse como:
| Servidor Físico | Servidor Virtual/Privado 1 | Servidor Virtual/Privado 2 |
| Servidor 001 | Datos de usuario A | Datos de usuario B |
Comprender la virtualización del sistema operativo
La Virtualización del Sistema Operativo, también denominada contenedorización, es cuando la tecnología de virtualización funciona en la capa del sistema operativo (kernel).
- Con este tipo de virtualización, todos los contenedores comparten el sistema operativo del sistema anfitrión, pero los contenedores se comportan como sistemas independientes.
- A diferencia de la virtualización por hardware, todos los contenedores tienen el mismo sistema operativo que el sistema anfitrión. Los sistemas de los contenedores pueden alojar aplicaciones distintas y tener configuraciones diferentes a las del sistema anfitrión.
- Este método optimiza los recursos del sistema y minimiza la sobrecarga del sistema, soportando más contenedores de los que podrías con máquinas virtuales individuales.
Una visión simplificada de la virtualización del sistema operativo tiene este aspecto:
| Sistema anfitrión Sistema operativo | Contenedor 1 | Contenedor 2 |
| Núcleo Linux | Contenedor Docker | Contenedor CRI-O |
Una mirada de cerca a la virtualización en la nube
A continuación viene la virtualización de la nube, un proceso que suele darse en un modelo de servicio de nube pública, en el que un proveedor de servicios pone recursos, como aplicaciones y almacenamiento, a disposición del público en general a través de Internet.
- En la virtualización en la nube, se crea una máquina virtual en el servidor del anfitrión, pero se pone a disposición a través de Internet.
- La virtualización en la nube permite compartir los recursos físicos de un host, como la red y el almacenamiento, entre muchos usuarios.
- Cada usuario puede tener diferentes configuraciones y aplicaciones en sus máquinas virtuales, lo que proporciona privacidad y personalización a cada usuario.
He aquí una ilustración de cómo podría ser la virtualización en la nube:
| Servidor del host | Máquina Virtual 1 (Usuario A) | Máquina Virtual 2 (Usuario B) |
| Servidor AWS | SO Windows con aplicaciones | SO Linux con aplicaciones |
function cloudVirtualization(n, u){ var result = n * u; return result; }El fragmento de código anterior muestra una función abstracta que indica el número de máquinas virtuales (resultado) en función del número de usuarios (u) y del potencial de red (n) en la situación de virtualización en la nube.
Virtualización y redes: cómo interactúan
La virtualización y la conexión en red mantienen una relación simbiótica en el ámbito de la informática, interactuando estrechamente entre sí para promover el uso compartido y eficiente de los recursos.
Mecánica de la virtualización y las redes
La mecánica de cómo interactúan la virtualización y las redes es una parte clave de la comprensión de este rincón de la informática. En términos sencillos, la conexión en red es la práctica de conectar dos o más ordenadores entre sí con el fin de compartir recursos, mientras que la virtualización ayuda a crear múltiples entornos simulados a partir de un único sistema de hardware físico.
Para comprender su interacción, hay que entender el concepto de virtualización de redes. La virtualización de red es un método para combinar los recursos disponibles en una red dividiendo el ancho de banda disponible en canales, cada uno de los cuales es independiente de los demás, y cada canal está separado a todos los efectos.
- En el ámbito de las redes, la virtualización se utiliza para dividir una única red física en varias redes lógicas.
- El truco aquí es que estas redes lógicas tienen la capacidad de abarcar varias redes físicas.
- Esto aumenta la eficacia de la red y nos permite maniobrar mejor el tráfico de red, proporcionando una mayor seguridad en el proceso.
Imagina que hay una gran organización con varios departamentos, cada uno de los cuales necesita su propio conjunto de recursos y políticas de red. Con la virtualización de la red, la organización puede controlar y gestionar toda la red como una sola entidad desde una única consola de administrador basada en software, manteniendo al mismo tiempo los recursos y políticas de red de cada departamento diferenciados y seguros.
Para entenderlo mejor, imagina la red física como una gran casa con varias habitaciones. En este caso, cada habitación representa una red lógica. Todas las habitaciones forman parte de la misma casa (red física), pero sirven para fines distintos y tienen sus atributos únicos (red lógica).
| Red física | Red lógica 1 | Red lógica 2 |
| Red de la organización | Recursos del Departamento de Ventas | Recursos del Departamento de Marketing |
El fenómeno del viaje de datos en una red que conduce a redes lógicas puede representarse como
\[ \text{Viaje de Datos}} = \left( \frac{{text{Disponibilidad de la Red Física}}}}{{text{Número de Redes Lógicas}}}} \derecha)Existen varios tipos de tecnologías de virtualización de red, como VLAN, VPN y VRF. A grandes rasgos, se pueden clasificar en dos tipos principales:
- Virtualizaciónexterna - Aquí, los dispositivos de una red están interconectados por un "conmutador" para formar un grupo virtual.
- Virtualización interna - Aquí, una aplicación de software en un servidor de red simula una red física. De este modo, cada dispositivo actúa como si trabajara con el propio software del servidor, sin preocuparse de la red intermedia.
función dataTravel(p, l){ var resultado = p / l; return resultado; }El fragmento de código anterior muestra una función básica que ilustra el concepto de viaje de datos en un entorno de red. Calcula cuántos datos (resultado) pueden viajar por una red física (p) en función del número de redes lógicas (l).
Identificar las distintas ventajas de la virtualización
Con el notable avance en el campo de la tecnología, especialmente en Informática, la virtualización ha adquirido una importancia y una popularidad sin precedentes en los últimos años. Las ventajas de la virtualización son múltiples y van desde el ahorro económico hasta la mejora de las medidas de seguridad.
Aspectos de eficacia y rentabilidad de la virtualización
Al diseccionar los aspectos de eficiencia y rentabilidad de la virtualización, es esencial percibir la virtualización como una poderosa herramienta que puede alterar drásticamente las operaciones de una empresa o incluso la experiencia informática de un usuario individual.
En primer lugar, la optimización de recursos es uno de los aspectos más cruciales de la eficacia en el ámbito de la virtualización. Esta técnica permite el uso óptimo de los recursos de hardware dividiendo un único sistema físico en varias máquinas virtuales, cada una capaz de ejecutar su sistema operativo y sus aplicaciones. El resultado es una disminución significativa del número de máquinas físicas necesarias, lo que conlleva directamente un ahorro de energía y costes.
- Una reducción del hardware conlleva un menor consumo de energía, un paso integral hacia la sostenibilidad medioambiental.
- Menos hardware también significa menores costes de mantenimiento y ahorro de espacio físico.
Economías de escala: A medida que las empresas crecen, los costes de hardware pueden aumentar exponencialmente. Sin embargo, la virtualización puede mitigar estos costes al permitir la ejecución de múltiples máquinas virtuales en un único sistema físico, fomentando así las economías de escala.
| Sin virtualización | Con virtualización |
| 10 Máquinas Físicas | 1 máquina física con 10 máquinas virtuales |
| Consumo de energía elevado | Consumo de energía reducido |
| Alto coste de mantenimiento | Menor coste de mantenimiento |
En segundo lugar, la compatibilidad de software que proporciona la virtualización conlleva una reducción de los costes de software. Como cada máquina virtual puede ejecutar su sistema operativo y sus aplicaciones, se elimina la necesidad de adquirir varias licencias de software y aplicaciones para distintos sistemas. Además, la facilidad para desarrollar, probar e implantar aplicaciones en máquinas virtuales supone un importante ahorro de costes y tiempo.
Ventajas de rendimiento y seguridad de la virtualización
Teniendo en cuenta las ventajas de rendimiento y seguridad, el inmenso potencial de la virtualización se hace aún más evidente.
En lo que respecta al rendimiento, la virtualización favorece la recuperación ante desastres y la continuidad empresarial. Se puede hacer fácilmente una copia de seguridad de cada máquina virtual y restaurarla, lo que significa que en caso de fallo del hardware o de un desastre, el sistema puede reanudarse rápidamente, minimizando el tiempo de inactividad. Además, la movilidad de la carga de trabajo que proporciona la virtualización permite cambiar las máquinas virtuales a otro host en tiempo real, garantizando un rendimiento óptimo y una interrupción mínima.
La fórmula para determinar el tiempo de recuperación en la virtualización puede entenderse como
\[ \text{Tiempo de recuperación}} = \left( \frac{{text{Tamaño de los datos}}}}{{text{Velocidad de copia de seguridad}}}} \right) \]function recoveryTime(s, b){ var result = s / b; return result; }El código anterior define una función para calcular el tiempo de recuperación (resultado) dividiendo el tamaño de los datos (s) por la velocidad de la copia de seguridad (b). Así se obtiene una estimación de la rapidez con la que se pueden restaurar los sistemas tras un desastre.
En cuanto a la seguridad, la virtualización ofrece entornos aislados y seguros para ejecutar aplicaciones. Esto reduce el riesgo de conflictos entre aplicaciones y fallos del sistema, y proporciona un entorno aislado para probar nuevo software o actualizaciones. Además, gracias al aislamiento de las máquinas virtuales, si se produce algún fallo de seguridad en una máquina virtual, no afecta a las demás, lo que proporciona una capa adicional de seguridad a los sistemas.
Además, la virtualización permite un aprovisionamiento y escalado más rápidos de los recursos, mejorando la capacidad de respuesta a los cambios en la demanda o las necesidades empresariales. Por último, allana el camino a la computación en nube, ofreciendo servicios tecnológicos escalables y bajo demanda a través de Internet.
Es importante señalar que, aunque la virtualización ofrece una mayor seguridad, no es una bala de plata para resolver todos los problemas de seguridad. Debe complementarse con otras medidas de seguridad, como cortafuegos, sistemas de detección de intrusos y un fuerte control de acceso.
El compromiso entre rendimiento y seguridad en la virtualización
Al hablar de las ventajas de la virtualización en cuanto a rendimiento y seguridad, es vital comprender la compensación entre rendimiento y seguridad. Aunque la virtualización proporciona entornos seguros y aislados, siempre hay una sobrecarga de rendimiento asociada a este aislamiento y a la capa adicional de abstracción introducida por la virtualización. Pero los avances en las tecnologías de virtualización han reducido significativamente esta sobrecarga, convirtiéndola en la opción preferida en el panorama tecnológico actual.
Aplicaciones reales de la virtualización
La teoría de la virtualización puede parecer compleja, pero las aplicaciones de esta tecnología en la vida real son de gran alcance y omnipresentes, y se plasman en dominios variados, desde los centros de datos hasta los dispositivos de tu bolsillo. Profundicemos en algunas de estas aplicaciones con más detalle.
¿Qué es la virtualización de servidores?
La virtualización de servidores es una aplicación significativa de la tecnología de virtualización, que ha revolucionado los entornos de los centros de datos. El principio de la virtualización de servidores gira en torno a la idea de enmascarar los recursos del servidor, incluidos el número y la identidad de los servidores físicos individuales, los procesadores y los sistemas operativos, de los usuarios del servidor.
Esta estrategia consiste en ejecutar varios servidores virtuales aislados en un único servidor físico. Estos servidores virtuales, conocidos como Máquinas Virtuales (MV), pueden funcionar y ejecutar tareas como si fueran servidores independientes, maximizando así el uso de los recursos.
La virtualización de servidores puede clasificarse en tres tipos diferentes:
- Virtualización completa - Aquí, toda la instalación del sistema operativo se realiza en un nuevo hardware virtual. No importa cuál sea el sistema operativo del invitado y, por tanto, no es necesario modificarlo.
- Paravirtualización - A diferencia de la virtualización completa, en este escenario se modifica el SO del invitado para utilizarlo en un sistema que está virtualizado.
- Virtualizacióna nivel de SO - En este tipo, el SO del anfitrión es capaz de permitir que se ejecuten diferentes SO invitados.
| Tipo de virtualización del servidor | Requisitos del sistema operativo |
| Virtualización completa | No requiere modificaciones |
| Paravirtualización | SO huésped modificado para su uso |
| Virtualización a nivel de SO | El SO huésped permite la ejecución de distintos SO invitados |
La virtualización de servidores ofrece varias ventajas, como ahorro de costes, utilización eficaz de los recursos, aprovisionamiento y despliegue más rápidos de los servidores, simplificación de la gestión informática y mejora de los procesos de continuidad de negocio y recuperación ante desastres.
Una ecuación que capta el aspecto del ahorro potencial de costes en la virtualización de servidores puede definirse como
\[ \text{{Ahorro Total}} = \ft( \frac{{text{{Número de Servidores Físicos Sustituidos}} \veces \text{Coste por Servidor Físico}}}}}{{\text{Coste por Máquina Virtual}}}}} \right) \]function ahorroTotal(n, c1, c2){ var result = (n * c1) / c2; return result; }Esta función calcula el ahorro total que se puede conseguir mediante la virtualización de servidores. El ahorro total (resultado) se obtiene multiplicando el número de servidores físicos sustituidos (n) y el coste por servidor físico (c1) y dividiendo después el producto por el coste por máquina virtual (c2).
Explorar el uso en el mundo real de las técnicas de virtualización
Aunque los méritos de la virtualización son abundantes, la prueba de su valor está en sus numerosas aplicaciones en el mundo real. La más común de ellas es, sin duda, en el ámbito de la infraestructura informática empresarial, donde las empresas aprovechan la virtualización de servidores y redes para optimizar el uso de los recursos, mejorar la eficiencia de los centros de datos y agilizar las operaciones.
Por ejemplo, con la virtualización de servidores, las empresas pueden utilizar numerosos tipos de software y múltiples sistemas operativos en el mismo servidor físico, lo que aumenta las tasas de utilización de los servidores y reduce los costes de hardware y el consumo de energía.
Un ejemplo práctico de esto es cómo las empresas utilizan la virtualización para crear entornos de prueba seguros y aislados para el desarrollo y las pruebas de software. En lugar de necesitar hardware dedicado para cada entorno de pruebas, los desarrolladores pueden crear varias máquinas virtuales en el mismo servidor, cada una de las cuales replica un escenario de pruebas distinto. Esto acelera significativamente el proceso de prueba y reduce el coste de las inversiones en hardware.
Además, la Infraestructura de Escritorio Virtual (VDI) es otra manifestación de la virtualización en la que el entorno de escritorio de un usuario se aloja en un servidor centralizado, o remoto, y luego se envía al dispositivo del usuario a través de la red. El usuario puede acceder a su escritorio a distancia, desde cualquier dispositivo, lo que proporciona una gran flexibilidad y accesibilidad. La VDI es especialmente popular en entornos donde la seguridad es crítica, y los administradores de sistemas necesitan mantener el control sobre los escritorios de los usuarios.
Una visión más profunda de la virtualización en la nube y sus aplicaciones
Cuando oyes el término virtualización en la nube, aludes a los principios de la tecnología de virtualización utilizados para crear, gestionar y escalar infraestructuras de computación en la nube. La computación en nube emplea la virtualización como base para ofrecer recursos informáticos escalables y flexibles "a la carta".
Esta infraestructura está detrás de servicios muy utilizados, como Google Drive, Dropbox e incluso el streaming de vídeo en Netflix. Cada una de estas aplicaciones requiere la capacidad de escalar rápidamente en función de la demanda de los usuarios, una hazaña posible gracias a la virtualización en la nube.
A diferencia de la virtualización de servidores tradicional, en la que el objetivo suele ser optimizar el uso de los servidores y reducir los costes de hardware, la virtualización en la nube hace hincapié en la escalabilidad y la flexibilidad. Permite a los proveedores de servicios asignar recursos dinámicamente para satisfacer las demandas cambiantes, lo que mejora el rendimiento y reduce los costes.
Los siguientes son algunos de los principales tipos de virtualización en la nube:
- Virtualizacióndel hardware: consiste en abstraer los recursos informáticos de una máquina física de los sistemas que la utilizan.
- Virtualizacióndel software - Crea un entorno virtual que puede ejecutar aplicaciones como si se ejecutaran en hardware físico.
- Virtualizacióndel almacenamiento - Consolida el almacenamiento físico de varios dispositivos de almacenamiento en red para que parezca un único dispositivo de almacenamiento.
- Virtualización dela memoria - Agrega recursos RAM de sistemas en red en un único pool de memoria.
- Virtualizaciónde datos - Consiste en recopilar información detallada de múltiples fuentes, a veces incompatibles, en tiempo real, abstrayéndola de la fuente original.
Normalmente, las aplicaciones de virtualización en la nube implican entornos distribuidos a gran escala. Grandes empresas tecnológicas como Google, Amazon y Microsoft utilizan técnicas de virtualización en la nube para proporcionar servicios de computación, almacenamiento y red bajo demanda a usuarios de todo el mundo.
Es crucial comprender que la virtualización constituye la base de la computación en nube. Sin la virtualización, los servicios en la nube no podrían ofrecer escalabilidad y flexibilidad, ni tampoco modelos rentables de "pago por uso".
Virtualización - Puntos clave
- Virtualización de servidores: Esta técnica consiste en dividir un servidor físico en varios servidores virtuales más pequeños mediante software. Mejora la privacidad y la seguridad de los datos, y permite mejores procesos de recuperación ante desastres.
- Virtualización del Sistema Operativo: En este método, todos los contenedores comparten el sistema operativo del sistema anfitrión, pero se comportan como sistemas independientes. Esto optimiza los recursos del sistema y minimiza la sobrecarga del sistema.
- Virtualización en la nube: Esto ocurre más comúnmente en un modelo de servicio de nube pública, donde se crea una máquina virtual en el servidor del anfitrión, pero se pone a disposición a través de Internet. Permite compartir los recursos físicos de un host entre muchos usuarios.
- Virtualización y Redes: La conexión en red consiste en conectar dos o más ordenadores para compartir recursos. La virtualización ayuda a crear múltiples entornos simulados a partir de un único sistema de hardware físico. El concepto de Virtualización de Red combina los recursos disponibles en una red dividiendo el ancho de banda en canales independientes.
- Ventajas de la virtualización: Algunas de las principales ventajas de la virtualización son la optimización de los recursos, la reducción del consumo de energía y de los costes de mantenimiento (aspectos de eficiencia y ahorro de costes); la mejora de la recuperación ante desastres, la continuidad empresarial y la seguridad (ventajas de rendimiento y seguridad).
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