Distintas alternativas de VIRTUALIZACIÓN

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1 Distintas alternativas de VIRTUALIZACIÓN AUTORÍA Juan Cristóbal García Garrido TEMÁTICA Sistemas Operativos ETAPA EDUCATIVA Ciclos Formativos de Formación Profesional Familia Profesional de Informática 1.-Virtualización: Introducción a los sistemas virtualizados En informática, virtualización se refiere a la abstracción de los recursos de una computadora, llamada Hypervisor o VMM (Virtual Machine Monitor) que crea una capa que no resulta relevante entre el hardware de la maquina física (host) y el sistema operativo de la maquina virtual (virtual machine, guest)., siendo un medio para crear una versión virtual de un dispositivo o recurso, como un servidor, un dispositivo de almacenamiento, una red o incluso un sistema operativo, donde se divide el recurso en uno o más entornos de ejecución. Esta capa de software (VMM) maneja, gestiona y arbitra los cuatro recursos principales de una computadora (CPU, Memoria, Red, Almacenamiento) y así podrá repartir dinámicamente dichos recursos entre todas las maquinas virtuales definidas en el computador central. De modo que nos permite tener varios ordenadores virtuales ejecutándose sobre el mismo ordenador físico. Los dos conceptos más importantes para entender qué es la virtualización son los de anfitrión e invitado. Ambos conceptos se refieren a nuestro sistema operativo, y por lo tanto deberíamos hablar de sistema operativo anfitrión y sistema invitado. El anfitrión es el ordenador en el cual instalamos nuestro programa de virtualización y que asignará o prestará determinados recursos de hardware a la máquina virtual que creemos. El invitado es el ordenador virtual que hemos creado, mediante nuestro programa de virtualización y al cual hemos asignado determinados recursos para funcionar. Para construir la máquina virtual tenemos que asignar determinados recursos de hardware, que por lo general son espacio en disco duro, memoria RAM o número de procesadores que el anfitrión cede al invitado. Además lo normal es que tengamos que indicar el tipo de sistema operativo que queremos alojar en esta máquina virtual, especificando si es Windows o una distribución de Linux. 1

2 Cuando tengamos nuestra máquina virtual el siguiente paso que debemos hacer consistirá en instalar un sistema operativo, ya sea Windows o Linux y funcionará con las mismas reglas que lo hace en un ordenador normal, actualizaciones, licencias, instalación de software adicional, etc. Por lo tanto también son susceptibles de ser atacados por malware como cualquier otro ordenador. Por todas estas características que hemos comentado tendríamos que decir que para que la virtualización funcione aceptablemente bien se necesitarán ordenadores modernos y potentes, que puedan ceder recursos a sus sistemas invitados para que luego funcionen bien. Por ejemplo si tenemos un ordenador con un procesador mononúcleo y 1 GB de memoria RAM será complicado ceder recursos para el invitado. Funcionará pero la experiencia sería mejor con procesadores multinúcleo y más capacidad de memoria. Respecto al disco duro, no sería tan importante porque podemos ceder el espacio en un disco duro externo sin problemas. 2.- Definición de Hipervisor o Máquina Virtual Un Hipervisor (en inglés hypervisor) o monitor de máquina virtual (virtual machine monitor) es una plataforma de virtualización que permite utilizar, al mismo tiempo, diferentes sistemas operativos (sin modificar o modificados en el caso de paravirtualización) en una misma computadora. Es una extensión de un término anterior, supervisor, que se aplicaba a kernels de sistemas operativos Tipos de Hipervisor Los hipervisores pueden clasificarse en dos tipos: o Hipervisor tipo 1: También denominado nativo, unhosted o sobre el metal desnudo (bare metal), es software que se ejecuta directamente sobre el hardware, para ofrecer la funcionalidad descrita. o Hipervisor tipo 2: También denominado hosted, es software que se ejecuta sobre un sistema operativo para ofrecer la funcionalidad descrita. 2

3 * 3.-Diferencias entre virtualizar un Sistema operativo e instalarlo Virtualizar el sistema operativo es una opción interesante si no queremos instalar dos sistemas operativos en el mismo ordenador, pero si por el contrario lo que hacemos es instalarlo, todos los sistemas operativos que tengamos instalados funcionaran de la misma manera que si estuvieran instalados en distintos ordenadores. El único y pequeño inconveniente es que necesitamos un gestor de arranque que al encender nuestro ordenador nos de la opción de elegir que sistema operativo queremos utilizar, lo que conlleva a que si por ejemplo estamos en Windows y queremos cambiar a Linux deberíamos reiniciar nuestro ordenador. La virtualización por el contrario permite cambiar de sistema operativo como si se tratase de cualquier otro programa, sin embargo, esta agilidad tiene la desventaja de que un sistema operativo virtualizado no es tan potente como uno que ya estuviera instalado. 4.- Ventajas de la virtualización Aunque ya hacía bastante tiempo que esta tecnología se usaba, este año ha sido el de su implantación definitiva en muchas empresas, sobre todo de gran tamaño. Y la adopción por gran parte de las empresas se debe sin lugar a dudas a las ventajas que este tipo de tecnología ofrece como puede ser el ahorro de costes, la posibilidad de crear entornos de pruebas, entornos aislados seguros o olvidarnos de los problemas de compatibilidad de los programas cuando no trabajamos con Windows. Vamos a ver un poco más en detalle estos puntos. Ahorro de costes: es una de las cuestiones por las cuales más se han interesado las empresas en la virtualización, puesto que donde antes necesitaban dos máquinas ahora puede utilizar sólo una. Pero no sólo queda aquí, sino que además podemos ahorrar mucho tiempo gracias a la facilidad de administración o de clonación de los discos duros virtuales, que se realizarán como cualquier otro archivo, con las ventajas que esto tiene asociado. Entornos de prueba: si sois de los que no pueden esperar a que salga la versión definitiva de un programa y estamos probando versiones beta o instalando programas de software que pensamos que nos serán útiles, tal vez nos interesa virtualizar nuestro propio sistema para realizar todas estas 3

4 instalaciones en el sistema virtual y dejar nuestro sistema anfitrión limpio, instalando sólo aquello que definitivamente vamos a usar. Entornos aislados de seguridad: si estáis obsesionados con la seguridad seguro que os interesa crear un sistema aislado donde las únicas conexiones con internet se harán en entornos seguros y la navegación se realizará con mucho más cuidado. Kasperski ha presentado una solución de este tipo con su última versión de su antivirus para crear este tipo de entornos aislados. Compatibilidad de programas: cuando utilizas un sistema operativo Linux o Mac a veces no es posible encontrar el programa que necesitamos para estas plataformas, por lo que o tenemos instalado Windows o nos buscamos otra alternativa. Afortunadamente este tipo de cosas cada vez pasan menos, pero continúan pasando, con lo cual tener virtualizado Windows dentro de nuestro Mac o Linux nos puede ahorrar una buena cantidad de problemas y tiempo buscando el equivalente de un programa para estos sistemas. Rápida incorporación de nuevos recursos para los servidores virtualizados. Administración global centralizada y simplificada. Nos permite gestionar nuestro Centro de Proceso de Datos como un spool de recursos o agrupación de toda la capacidad de procesamiento, memoria, red y almacenamiento disponible en nuestra infraestructura Mejora en los procesos de clonación y copia de sistemas: Mayor facilidad para la creación de entornos de test que permiten poner en marcha nuevas aplicaciones sin impactar a la producción, agilizando el proceso de las pruebas. Aislamiento: un fallo general de sistema de una máquina virtual no afecta al resto de máquinas virtuales. Reduce los tiempos de parada. Migración en caliente de máquinas virtuales (sin pérdida de servicio) de un servidor físico a otro, eliminando la necesidad de paradas planificadas por mantenimiento de los servidores físicos. Balanceo dinámico de máquinas virtuales entre los servidores físicos que componen el pool de recursos, garantizando que cada máquina virtual ejecute en el servidor físico más adecuado y proporcionando un consumo de recursos homogéneo y óptimo en toda la infraestructura. Dentro de este último punto un caso especial es el de Windows 7 que nos ofrece virtualizado Windows XP para asegurarnos de esta manera la total compatibilidad de los programas a la hora de realizar una migración al nuevo sistema operativo de Windows. Esta virtualización vendrá en forma de descarga opcional y sólo estará disponible para las versiones profesionales de Windows Inconvenientes de la Virtualización 4

5 El principal inconveniente es que necesita una máquina más rápida, para realizar una tarea a la misma velocidad, debido al tiempo que tarda de interpretación de las instrucciones privilegiadas, que en un sistema operativo convencional no existe. 6.- La generación multinúcleo Este es sin duda el principal avance tecnológico que convertirá a la virtualización en algo normal y cotidiano. Ahora tenemos procesador de dos núcleos pero en pocos años, tan solo un par de ellos, estaremos hablando de procesadores de Pc de hasta 8 núcleos y esto tan solo es el principio. El camino del aumento de rendimiento pasa por el multiproceso y también abre nuevas posibilidades donde pequeños servidores o pequeños PCs podrán servir aplicaciones para los que antes se necesitaban varias maquinas individuales. Esto no solo supone un ahorro en hardware sino también un ahorro de energía, una reducción de costes de administración y posibilidades antes inalcanzables como sistemas de seguridad corriendo en paralelo para asegurar nuestro PC de ataques hacker, troyanos o virus. El trabajo en paralelo de varios procesadores no solo puede aumentar el rendimiento sino que también nos abre el aislamiento de diferentes aplicaciones que hagan uso intensivo de CPU. Ya con dos núcleos podemos correr dos sistemas operativos virtuales con toda una batería de aplicaciones de uso intensivo de CPU dentro de cada uno de ellos imaginaros lo que se puede hacer con 8 procesadores del nivel de rendimiento de los actuales trabajando de forma conjunta o por separado. La forma en que conocemos el PC y la informática esta cambiando rápidamente y ahora comenzamos a ver lo que el futuro nos ofrece. Y parte del futuro pasara sin duda por la virtualización de sistemas operativos y los fabricantes de procesadores empiezan a dar los primeros pasos en dar soporte especifico a este tipo de aplicaciones. 7.- Procesadores con virtualización Intel ha lanzado toda una serie de procesadores, sobretodo de gama profesional Xeon, con soporte de Virtualización. Esta tecnología que ofrece Intel amplia la capacidad de dichos procesadores con la capacidad de aislar la ejecución de los sistemas operativos virtuales cargados en el sistema. Este aislamiento de procesos favorece notablemente al rendimiento y a la estabilidad de los diferentes sistemas operativos cargados en el sistema anfitrión. Cada sistema operativo funciona como una partición dentro del procesador lo que favorece el funcionamiento de cada sistema operativo aumentando la seguridad y el buen funcionamiento del mismo. La propia Intel ve en este tipo de procesadores un futuro muy prometedor dentro del mercado profesional y también domestico. Poder disponer de diversos sistemas operativos dentro de un mismo Pc permite a los usuarios aislar sus contenidos del resto, ganar en seguridad, evitar contagios de virus...y para los profesionales el poder, por ejemplo, separar su trabajo del ocio con diversos sistemas operativos cada uno totalmente aislado del otro y en ejecución constante. Y en cuanto a servidores, aquí es donde primero notaremos en nuestro bolsillo el no tener que comprar diversos servidores, que luego tienen un mínimo uso, para correr nuestros diferentes servicios. Además correrán de forma aislada del resto de sistema con lo que ganamos en seguridad, tiempos de mantenimiento y sobretodo en hardware. 5

6 Intel ya comercializa algunos procesadores, tanto domésticos como profesionales, con tecnología de virtualización. Los procesadores están pero faltan aun las bios con soporte para esta tecnología y también la plataforma de software VMM necesaria para sacar partido a esta tecnología. Quizás según escribo estas líneas estos dos desarrollos de software ya están finalizados pero mis últimas noticias me sugieren que todavía tardaremos algunos meses en ver soluciones totalmente preparadas para la tecnología de virtualización de Intel. En cuanto a los modelos que soportan esta tecnología encontramos los Pentium 4 de las series 662 y 672 que solamente están siendo integrados por grandes clientes como Lenovo o Acer que están montando máquinas de prueba de virtualización solo para algunos de sus mejores clientes. En el caso de los procesadores Xeon toda la nueva gama de doble núcleo integra esta tecnología de serie. Por tanto toda la serie 7000 de procesadores Xeon construidos con proceso de fabricación de 65nm están ya preparados para estas tecnologías. 8.-Utilidades de una máquina virtual Tipos de virtualización La virtualización se puede hacer desde un sistema operativo Windows, ya sea XP, Vista u otra versión que sea compatible con el programa que utilicemos, en el que virtualizamos otro sistema operativo como Linux o viceversa, que tengamos instalado Linux y queramos virtualizar una versión de Windows Virtualización por HW (Hardware) Virtualización asistida por Hardware, son extensiones introducidas en la arquitectura del procesador x86 para facilitar las tareas de virtualización al software corriendo sobre el sistema. Si cuatro son los niveles de privilegio o "anillos" de ejecución en esta arquitectura, desde el cero o de mayor privilegio, que se destina a las operaciones del kernel de SO, al tres, con privilegios menores que es el utilizado por los procesos de usuario, en esta nueva arquitectura se introduce un anillo interior o ring -1 que será el que un Hypervisor o Monitor de la Máquina Virtual usará para aislar todas las capas superiores de software de las operaciones de virtualización La virtualización de almacenamiento Se refiere al proceso de abstraer el almacenamiento lógico del almacenamiento físico, y es comúnmente usado en SANs ("Storage Area Network" Red de Área de almacenamiento). Los recursos de almacenamientos físicos son agregados al "storage pool" (piscina de almacenamiento), del cual es creado el almacenamiento lógico Particionamiento 6

7 Es la división de un solo recurso (casi siempre grande), como en espacio de disco o ancho de banda de la red, en un número más pequeño y con recursos del mismo tipo que son más fáciles de utilizar. Esto es muchas veces llamado zoning, especialmente en almacenamiento de red. 9.- Máquina virtual La entenderemos básicamente como un sistema de virtualización, denominado "virtualización de servidores", que dependiendo de la función que esta deba de desempeñar en la organización, todas ellas dependen del hardware y dispositivos físicos, pero casi siempre trabajan como modelos totalmente independientes de este. Cada una de ellas con sus propias CPUs virtuales, tarjetas de red, discos etc. Lo cual podría especificarse como una compartición de recursos locales físicos entre varios dispositivos virtuales. Una máquina virtual nos permite tener varios ordenadores virtuales ejecutándose sobre el mismo ordenador físico Infraestructura Virtual Una infraestructura virtual consiste en el mapping dinámico de recursos físicos en función de las necesidades de la empresa. Una máquina virtual representa los recursos físicos de un único ordenador, mientras que una infraestructura virtual representa los recursos físicos de la totalidad del entorno de TI, aglutinando ordenadores x86, así como su red y almacenamiento asociados, en un pool unificado de recursos de TI. Estructuralmente, una infraestructura virtual consta de los siguientes componentes: El Monitor de la Máquina Virtual (Hypervisor) de un solo nodo para hacer posible la virtualización de todos los ordenadores x86. Un conjunto de servicios de infraestructura de sistemas distribuida, basada en la virtualización, como gestión de recursos, para optimizar los recursos disponibles entre las máquinas virtuales. Soluciones de automatización que proporcionen capacidades especiales para optimizar un proceso de TI concreto, como recuperación ante desastres. Mediante la separación de la totalidad del entorno de software de su infraestructura de hardware subyacente, la virtualización hace posible la reunión de varios servidores, estructuras de almacenamiento y redes en pools compartidos de recursos que se pueden asignar de forma dinámica, segura y 7

8 fiable a las aplicaciones según sea necesario. Este enfoque innovador permite a las organizaciones crear una infraestructura informática con altos niveles de utilización, disponibilidad, automatización y flexibilidad utilizando componentes básicos de servidores económicos y estándar del sector Programas útiles para virtualizar sistemas operativos Existen dos tipos de programas los que son pagos y los que no. Dentro de los programas pagos encontramos uno de los más famosos: el VMware, que es uno de los referentes en el mercado. A pesar de ser pago también existe una versión mas básica que es gratuita, VMWare Player, que permite virtualizar a través de una maquina virtual ya configurada. También existen webs que nos permiten rellenar un formulario y descargarnos nuestra maquina virtual a nuestro gusto como EasyVMX!, Parallels, Vrtuozzo Containers, es otro de los programas pagos más famosos, que permite la virtualización a nivel de sistema operativo o hardware Parallels Bare Metal. Típicamente suele emplearse para virtualizar Windows y, en menor medida, GNU/Linux. Dentro de los programas gratuitos tenemos el Virtual PC de Microsoft, que es un producto de Windows, compatible con versiones avanzadas de XP y Vista Virtualización con VirtualBox, la plataforma de Sun Una de las plataformas más interesantes a la hora de probar la virtualización es VirtualBox, la plataforma de virtualización de Sun Microsystems. VirtualBox va por la versión y es un programa para facilitar la virtualización completa de sistemas operativos que podremos instalar tanto en Windows, Mac como Linux. La sencillez es una de las mayores ventajas para el usuario que quiera comenzar a conocer la virtualización. Nos ofrece su producto bajo licencia PUEL (Personal Use and Evaluation License), totalmente funcional y que podemos utilizar a nivel doméstico para nuestros propósitos de virtualizar un sistema operativo en nuestros equipos de casa. Otra cuestión sería si utilizamos ya este software a nivel profesional para virtualizar en empresas. 8

9 VirtualBox Pardus Linux en un "anfitrión" Mandriva Linux. Desarrollador Sun Microsystems VirtualBox.org Información general Última versión estable Género Máquina virtual Escrito en C++ S.O. Windows, Linux, Solaris, Mac OS X(experimental) Licencia Propietaria, y GPL2 (edición limitada OSE) En español Sí 9

10 10.2.-Virtualización con WMware una apuesta al rendimiento Para mostrar un poco el tipo de virtualización que podemos realizar con VMware vamos a probar VMware Server que instalaremos en un sistema anfitrión con Windows XP. Como sistema invitado instalaremos Ubuntu 9.04 con el escritorio de KDE, en su versión de 32 bits. Un sistema perfecto para aquellos que quieran conocer Linux. Lo primero que tendremos que hacer es descargarnos los programas, para lo cual debemos registrarnos en la página de VMware. Tenemos múltiples opciones para elegir, pero yo me he decidido por VMware Server para instalar en nuestro equipo. Con esta herramienta podemos crear máquinas virtuales y ejecutarlas sin ningún problema. Dentro de las opciones que nos ofrece VMware destacaremos otras tres muy interesantes: VMware Converter: Esta herramienta nos permite virtualizar nuestro propio equipo o hacerlo con cualquier otro de nuestra red. Muy interesante cuando se realiza un migración a sistemas virtuales y no se quiere perder ninguna funcionalidad. Además nos permite elegir que particiones queremos virtualizar, permitiendo hacerlo con la partición del sistema y no necesariamente con los datos VMware player: Es un visor para máquinas virtuales. Nos permite ejecutar máquinas virtuales ya creadas. Es ligero y tiene un rendimiento estupendo. Reconoce sin problemas todos los USB y permite utilizarlos de forma sencilla, así como compartir carpetas de una forma muy cómoda VMware Visor: Lo podemos descargar en un archivo *.iso y nos descarga un sistema operativo ligero sobre el cual funciona el visor de VMware. Este sistema es ideal para su instalación en equipos con pocos recursos que vayan a utilizar sólo la máquina virtual. 10

11 Los parámetros de instalación son semejantes a los ya vistos con VirtualBox, primero tenemos que elegir las opciones para crear la máquina virtual, asignado recursos de memoria o disco duro, así como que sistema operativo instalaremos como invitado. Una vez creada instalaremos el sistema operativo, esta vez desde el lector de CD con nuestro disco de instalación y procedemos como una instalación normal. El sistema al instalar reconoce sólo el espacio de disco duro que le hemos asignado. Una vez instalado el sistema operativo lo que yo recomendaría sería actualizarlo y posteriormente instalar las herramientas adicionales para el invitado de VMware, que facilitan la transición entre el sistema invitado y el anfitrión de forma sencilla. Lo siguiente sería añadir las carpetas que vamos a compartir, que deben estar compartidas en XP y en Ubuntu deberemos instalar Samba. La instalación de las herramientas adicionales puede resultar algo compleja para todos aquellos que no estén familiarizados con las instalaciones de software en Linux, ya que en este caso hay que realizarla mediante comandos de consola, y esta opción retrae a muchos usuarios de su uso. Se puede utilizar la opción de pantalla completa, para una mejor visualización de la ventana y pulsar Control + Alt para efectuar la transición de teclado y ratón entre ambos sistemas. Pero si lo que virtualizáis es un Windows no os ofrecerá mayores complicaciones. 11

12 Lo mejor de VMware son las distintas herramientas que nos ofrece que posibilitan la adopción de la solución de virtualización más conveniente para nuestro ordenador, nuestro negocio o nuestra empresa. Ofrece un muy buen rendimiento, tanto en sistema operativo anfitrión como en invitado y nos permite configurar más parámetros de los que nos permitía VirtualBox Virtualización, con qué aplicación me quedo? Pues en este caso tenemos que tener en cuenta diversos factores para responder a esta pregunta, entre ellos características de nuestro Pc, uso que le vamos a dar a la virtualización, que sistema operativo tenemos instalado y nuestra formación respecto a los distintos programas. En función de estos parámetros la respuesta será totalmente distinta y por lo tanto no podemos decir que este programa es el mejor para virtualizar, sino que dependiendo de las circunstancias en las que se mueva nos resultará más práctico uno u otro. Yo con cuál me quedo?, pues para que no haya sospechas os contestaré que con Virtual Box, por su sencillez, porque no necesito virtualizar para mover dos o tres máquinas virtuales a la vez y por el buen resultado que me ha dado. Vamos a ver los distintos aspectos a considerar hacia que programas para virtualizar nos lleva: Características de nuestro hardware: Esta es una opción muy importante, ya que tendremos que ver si nuestro procesador soporta la virtualización por hardware o no, y que recursos tenemos a nuestra disposición para virtualizar. En principio VMware es el que mejor rendimiento ofrece en cualquier comparativa, y funciona muy bien en equipo con pocos recursos Uso de la virtualización: este es un aspecto clave, puesto que si lo que queremos es un buen rendimiento gráfico para poder ejecutar tal o cual juego, tendremos que buscar programas que nos lo ofrezcan, y por ejemplo, KVM o Virtual PC tienen grandes carencias en este sentido. Sin embargo, si buscamos emular servidores bajo Windows, Virtual PC o KVM nos puede servir y dar un buen rendimiento sin ninguna duda. Es un aspecto clave que debemos definir Sistema operativo anfitrión: es algo que define en gran medida nuestra elección. Existen versiones multiplataforma, como Virtual Box o VMware y otras específicas para Mac, Windows y Linux. Si tengo que virtualizar desde Mac sin duda mi opción sería Parallels, por rendimiento y por integración con el sistema, a falta de ver como se desenvuelve VMware Fusion 3 que si cumple todo lo que promete puede ser muy interesante. Con los otros sistemas operativos es menos determinante, pero en este caso es una aplicación que en Mac no tiene rival, mientras que en otro sistema operativo es vulgar y no nos aporta gran cosa respecto a Virtual Box, VMware o Virtual PC Formación en virtualización: puede parecer una tontería, pero no es lo mismo comenzar con un programa que con otro, a la hora de iniciarse en entornos virtualizados. En este sentido gana por diferencia Virtual Box por su sencillez, tanto en el manejo como en la creación de máquinas. Además 12

13 dispone de una comunidad a su alrededor muy extensa por lo que podemos encontrar soporte sobre distintas dudas sin ningún problema. Una vez analizadas todas estas razones, la aplicación con la que me siento más cómodo es Virtual Box. VMware es muy interesante para entornos profesionales, donde es la plataforma líder, pero para entornos de escritorio quizás es menos intuitiva que Virtual Box. Respecto de Virtual PC podríamos decir que necesitaría una actualización, que tal vez cuando acabe el lanzamiento masivo de Windows 7, vuelvan sobre ello y la aplicación que más me ha sorprendido ha sido Parallels en Mac. Impresionante como ejecuta la virtualización en este entorno Comparativas: Se puede comparar la virtualización en el ordenador con un sueño en una persona, mientras la persona se queda dormida y está soñando es como si el ordenador estuviese usando otros sistemas operativos que no son reales, virtualizados, como los sueños, se acaba el sueño y cuando despiertas vuelves a la vida real, y el ordenador se sale de la máquina virtual y se vuelve a su sistema operativo normal Referencias:

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