Hipervisores más comunes en la virtualización

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Antecedentes

En el centro de la virtualización se encuentra una tecnología conocida pero poco discutida llamada hipervisor. El hipervisor es una capa de software que permite que un solo hardware aloje múltiples máquinas virtuales aisladas. Además ayuda con la gestión de esas máquinas virtuales. Pero antes de hablar sobre cómo funciona el hipervisor, los tipos de hipervisores y los beneficios de esta tecnología, establezcamos algunas definiciones básicas. Comenzaremos con una tecnología que está muy vinculada a los hipervisores: la virtualización.

¿Qué es la virtualización?

La virtualización es la creación de una forma “virtual” de un recurso, como un servidor, un escritorio, un sistema operativo, espacio de almacenamiento, red o archivos. Con la virtualización, la informática tradicional se transforma, ya que estos recursos se vuelven escalables según las necesidades de algún cliente u organización. Cabe mencionar que la virtualización ha existido durante décadas.

La virtualización se utiliza para consolidar cargas de trabajo, sistemas y múltiples entornos operativos en un solo sistema físico. Esencialmente, el hardware subyacente está particionado, y cada partición se ejecuta como una máquina virtual aislada y separada que tiene su propio sistema operativo. Ahora, aquí es donde entra el hipervisor.

¿Qué es un hipervisor?

La función de particionar o más específicamente, abstraer y aislar estos diferentes sistemas operativos y aplicaciones del hardware de la computadora subyacente es lo que hace el hipervisor. Por lo tanto, no sería incorrecto decir que la virtualización está habilitada por las funciones del hipervisor.

Lo que esto significa, es que el hardware subyacente (que se conoce como la máquina host) puede operar y ejecutar de forma independiente una o más máquinas virtuales (conocidas como máquinas invitadas). El hipervisor también ayuda a administrar estas máquinas virtuales independientes mediante la distribución de recursos de hardware como asignación de memoria y ancho de banda de red de uso de CPU. Lo hace creando grupos de recursos de hardware abstraídos y que luego asigna a máquinas virtuales. También puede detener e iniciar máquinas virtuales cuando lo solicite el usuario.

Otro componente clave de los hipervisores es garantizar que todas las máquinas virtuales permanezcan aisladas de otras, por lo que, cuando se produce un problema en una máquina virtual, las demás no se ven afectadas. Finalmente, el hipervisor también maneja la comunicación entre máquinas virtuales a través de redes virtuales, permitiendo que las máquinas virtuales se conecten entre sí.

¿Cómo funciona un hipervisor?

Para entender cómo funcionan los hipervisores, es importante comprender: ¿cuáles son los tipos de hipervisores?, ¿cómo trabajan?, ¿cuál es la diferencia?.

Hay 2 tipos de hipervisores. Los conocidos como bare-metal (tipo 1) e hipervisores alojados ó hosted en inglés (tipo 2).

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Hipervisores tipo 1:

Los hipervisores tipo 1 se ejecutan directamente en el hardware de la máquina host, sin la intervención de un sistema operativo subyacente. Esto significa, que el hipervisor tiene acceso directo al hardware sin competir con el sistema operativo y los controladores.

El tipo 1 es ampliamente reconocido como los hipervisores más eficientes y de mejor rendimiento para la informática empresarial. La capacidad de asignar recursos directamente hace que estos hipervisores sean más escalables, pero las ventajas van más allá:

  • Optimización de los recursos físicos: las organizaciones a menudo queman fondos rápidamente comprando servidores separados para diferentes aplicaciones, un esfuerzo que consume mucho tiempo y ocupa espacio en el centro de datos. Con los hipervisores tipo 1, TI puede utilizar hardware de servidor, lo que libera los costos del centro de datos, los bienes inmuebles y reduce el uso de energía.
  • Mayor asignación de recursos: la mayoría de los hipervisores de tipo 1 brindan a los administradores la oportunidad de establecer manualmente la asignación de recursos, según la prioridad de la aplicación. Muchos hipervisores tipo 1 también automatizan la asignación de recursos según sea necesario, permitiendo que esta administración sea una opción dinámica y personalizada.

Los ejemplos más conocidos de hipervisores tipo 1 son: VMware ESXi y Microsoft Hyper-V.

Hipervisores tipo 2:

Por lo general, estos hipervisores se construyen sobre el sistema operativo. Debido a su dependencia del sistema operativo subyacente (ejemplo: Windows) de la máquina host (en contraste directo con el tipo 1), se conoce como “hipervisor alojado”. El hipervisor se ejecuta como una aplicación dentro del sistema operativo, que luego se ejecuta directamente en la computadora host. Los hipervisores de tipo 2 son compatibles con varias máquinas invitadas pero no pueden acceder directamente al hardware del host y sus recursos. El sistema operativo preexistente gestiona las llamadas al CPU en busca de memoria, recursos de red y almacenamiento. Todo esto puede crear una cierta cantidad de latencia.

Sin embargo, este es solo el caso para escenarios más complejos y de alto rendimiento. Los hipervisores tipo 2 siguen siendo populares en los laboratorios caseros y de prueba. Además, los hipervisores tipo 2 vienen con su propio conjunto de beneficios:

  • Son mucho más fáciles de configurar y administrar ya que ya tiene un sistema operativo con que trabajar.
  • No requiere un administrador dedicado.
  • Es compatible con una amplia gama de hardware.

Los ejemplos de hipervisores de tipo 2 incluyen Oracle Solaris Zones, Oracle VM Server para x86, Oracle VM Virtual Box, VMware Workstation, VMware Fusion y más.

Comparación de hipervisor tipo 1

En este caso, por su relevancia en el mundo empresarial, a diferencia de los hipervisores tipo 2, son utilizados más para laboratorios y testing. 

A continuación explicaré un poco más sobre los principales ejemplos de hipervisores tipo 1 (bare-metal), los debates sobre cual es mejor, más eficiente, seguro, etc. 

Una descripción rápida de los hipervisores incluidos en esta serie:

  • ESXi o vSphere, es la solución de VMware para sistemas virtualizados. Es el hipervisor más vendido del mercado con una cuota del 70%-80%.
  • Hyper-V es la solución de Microsoft para sistemas virtualizados. En los sistemas Windows modernos (10 y superiores) junto con las ediciones de Windows Server y Hyper-V se puede utilizar para virtualizar otros sistemas operativos.
  • XenServer es la plataforma de virtualización de Citrix basada en el Proyecto Xen. A menudo se considera como la mejor alternativa para obtener características similares a VMware en un producto de código abierto.
  • Red Hat Enterprise Virtualization (RHEV), es una implementación comercial del hipervisor KVM Type-1. Red Hat Enterprise Virtualization utiliza el protocolo SPICE y VDSM (Virtual Desktop Server Manager) con un servidor de administración centralizado basado en RHEL.
  • El KVM de código abierto (o máquina virtual basada en el kernel) es un hipervisor de tipo 1 basado en Linux que se puede agregar a la mayoría de los sistemas operativos Linux, incluidos Ubuntu, SUSE y Red Hat Enterprise Linux. Es compatible con los sistemas operativos Linux más comunes, Solaris y Windows. La mayoría de los hipervisores KVM ofrecen herramientas de administración adicionales como el administrador de máquinas virtuales de Red Hat.

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