MAQUINAS VIRTUALES
En informática
una máquina virtual es un software
que simula a una computadora y puede ejecutar programas como si fuese una
computadora real. Este software en un principio fue definido como "un
duplicado eficiente y aislado de una máquina física". La acepción del
término actualmente incluye a máquinas virtuales que no tienen ninguna
equivalencia directa con ningún hardware real.
Una
característica esencial de las máquinas virtuales es que los procesos que
ejecutan están limitados por los
recursos y abstracciones proporcionados por ellas. Estos procesos no pueden
escaparse de esta "computadora virtual".
Uno de los
usos domésticos más extendidos de las máquinas virtuales es ejecutar sistemas operativos para
"probarlos". De esta forma podemos ejecutar un sistema operativo que
queramos probar (GNU/Linux, por ejemplo) desde nuestro sistema operativo
habitual (Mac OS X por ejemplo) sin necesidad de instalarlo directamente en
nuestra computadora y sin miedo a que se desconfigure el sistema operativo
primario.
Tipos de máquinas virtuales
Las máquinas virtuales se pueden clasificar en dos
grandes categorías según su funcionalidad y su grado de equivalencia a una
verdadera máquina.
- Máquinas virtuales de sistema (en inglés System Virtual Machine)
- Máquinas virtuales de proceso (en inglés Process Virtual Machine)
Máquinas
virtuales de sistema
Emulación
La emulación se define como la imitación de una
plataforma de ordenador correcta o de un programa en otra plataforma o
programa. De esa manera, es posible la visualización de documentos o ejecución
de programas en un ordenador que no estuviera proyectado para hacer esa
operación. El emulador es un programa que crea para si mismo una capa extra
entre una plataforma de ordenador, definida por la plataforma del host y la
plataforma donde va a ser reproducida y definida por la plataforma objetivo;
así como transcurre en una máquina física, la máquina virtual (juez) emulada,
es decir simula el hardware de la máquina física (host) por completo y un
sistema operativo inmutable de otro ordenador puede ser ejecutado. Los ejemplos
de emulación son el Bosch y el QEMU, desarrollados por la comunidad del Linux,
y el virtual PC del Mac.
Virtualización nativa/servidor
Significa particionar un servidor físico en
diversos servidores virtuales o máquinas. Cada uno interactúa con independencia
de los otros equipamientos. Aplicaciones, datos y usuarios como si fuera un
recurso aislado. La virtualización del servidor permite que la máquina virtual
simule el hardware necesario para que un sistema operativo no modificado puede
ser ejecutado aisladamente, compartiendo la misma CPU de la máquina física. Los
ejemplos de virtualización nativa/servidor son Vmware Workstation, IBM VM Y
Parallels. (Miguel Darío González Ríos. (2014). tecnologías de virtualización.
Estados unidos: It campus academy).
Para-virtualización
Al contrario de la virtualización nativa, en la
para-virtualización, el hardware de la máquina física no es simulado en el
sistema operativo de la máquina virtual. Se pasa el uso de una interface de
programación incorporada que la aplicación puede utilizar para tomar los
requisitos del sistema operativo modificado de la máquina virtual. Vmware ESX
server y citrix xen utilizan esa tecnología. (Miguel Darío González Ríos. (2014).
tecnologías de virtualización. estados unidos: It campus academy).
Virtualización a nivel sistema operativo
La virtualización a nivel sistema operativo permite
mucha seguridad para la ejecución de servidores virtuales y servidores físicos,
compartiendo el mismo sistema operativo, sin embargo de forma aislada, sin que
uno interfiera en la ejecución en las aplicaciones del otro. La virtualización
a nivel de sistema operativo es la base de tecnología de los sistemas de
virtualización Solaris containers, bsd jails, y Linux server. (Miguel Darío
González Ríos. (2014). tecnologías de virtualización. Estados unidos: It campus
academy).
Virtualización de acceso
La virtualización de acceso incluye tecnologías de
hardware y software que permiten a cualquier equipamiento acceder a cualquier
aplicación aun sin tener mucho conocimiento sobre el otro. La aplicación
“visualiza” el equipamiento con el cual está habituado a trabajar. El
equipamiento “ve” la aplicación y ya sabe lo que debe mostrar. Las
funciones como servicios de terminal (Microsoft terminal service por ejemplo) y
gestores de presentación se encuadran en esa capa.
Virtualización de aplicación
Comprende la tecnología de software, permitiendo la
ejecución de aplicaciones en diferentes sistemas operativos y distintas
plataformas de hardware. Eso significa que las aplicaciones pueden ser
desarrolladas y escritas para adoptar el uso de frameworks. Pero las
aplicaciones que no usufructúan esos frameworks no recibirán los beneficios de
virtualización de la aplicación. Esa capa de virtualización permite.
· Reinicializar
la aplicación en caso de fallo;
· Iniciar
una nueva instancia de la aplicación que no alcanza los objetivos en el nivel
de servicio;
· Responder
a interrupciones planeadas y no planeadas;
· Permitir
el balanceo de carga de múltiples aplicaciones para alcanzar niveles altos de
escalabilidad.
Microsoft explica que la virtualización de
aplicación proporciona la capacidad de disponibilidad de aplicaciones a
ordenadores de usuarios finales sin la necesidad de instalar las aplicaciones
directamente en sus ordenadores. Eso es posible gracias a un proceso conocido
como secuenciamiento de aplicación, que permite que cada aplicación ejecute su
propio entorno virtual de forma independiente del ordenador cliente. Las
aplicaciones secuenciadas son aisladas unas de las otras, eliminando conflictos
entre aplicaciones, pero aun así ellos son capaces de interactuar con el
ordenador cliente. (Miguel Darío González Ríos. (2014). tecnologías de
virtualización. Estados unidos: It campus academy).
Virtualización de procesamiento
La capa de procesamiento agrega tecnologías de
hardware y software que ocultan configuraciones físicas de hardware de servicios
de sistemas, sistemas operativos y aplicaciones. La tecnología comprender la
habilidad de presentar un sistema físico a diversos recursos o viceversa. La
virtualización de procesamiento es utilizada, principalmente, en la
consolidación de múltiples entornos en un único sistema con alta
disponibilidad. (Miguel Darío González Ríos. (2014). tecnologías de
virtualización. Estados unidos: It campus academy).
Virtualización de almacenamiento
Comprenden las tecnologías de software y hardware
que ocultan quien son los sistemas de almacenamiento (storage) y que tipo de
equipamiento soporta aplicaciones y datos. La tecnología ofrece diversos
beneficios. Entre esos, permite que diferentes sistemas físicos compartan un
mismo recurso de almacenamiento, de forma transparente, de unos hacia los
otros, copias de backup de aplicaciones transaccionales en entorno en
producción y, principalmente, la reducción de costes con compraventas de nuevos
equipamientos de storage para almacenamiento y replicación de datos en el datacenters.
(Miguel Darío González Ríos. (2014). tecnologías de virtualización. Estados
unidos: It campus academy).
Virtualización de red.
Agrega tecnologías de software y hardware que
presenta una visión de la red que se difiere de la visión física. De esa forma,
un ordenador puede “ver” solamente los sistemas que tiene permiso de acceso.
Otra forma de utilización es consolidar múltiples conexiones de redes en una
única. (Miguel Darío González Ríos. (2014). tecnologías de virtualización.
Estados unidos: It campus academy).
Funcionamiento de la máquina virtual de Java, una de las máquinas
virtuales de proceso más populares.
Funcionamiento
de VMWare, una de las máquinas virtuales de sistema más populares.
Máquinas virtuales de proceso
Una máquina
virtual de proceso, a veces llamada "máquina virtual de
aplicación", se ejecuta como un proceso normal dentro de un sistema
operativo y soporta un solo proceso. La máquina se inicia automáticamente
cuando se lanza el proceso que se desea ejecutar y se detiene para cuando éste
finaliza. Su objetivo es el de proporcionar un entorno de ejecución independiente
de la plataforma de hardware y del sistema operativo, que oculte los
detalles de la plataforma subyacente y permita que un programa se ejecute
siempre de la misma forma sobre cualquier plataforma.
El ejemplo
más conocido actualmente de este tipo de máquina virtual es la máquina virtual
de Java. Otra máquina virtual muy conocida es la del entorno .Net de Microsoft
que se llama "Common Language Runtime".
Inconvenientes de las máquinas virtuales
Uno de los inconvenientes de las
máquinas virtuales es que agregan gran complejidad al sistema en tiempo de
ejecución. Esto tiene como efecto la ralentización del sistema, es decir, el
programa no alcanzará la misma velocidad de ejecución que si se instalase
directamente en el sistema operativo "anfitrión" (host) o directamente
sobre la plataforma de hardware. Sin embargo, a menudo la flexibilidad que
ofrecen compensa esta pérdida de eficiencia.
Técnicas
Emulación del hardware subyacente
(ejecución nativa)
Esta técnica se
suele llamar virtualización completa (full virtualization) del hardware,
y se puede implementar usando un hypervisor de Tipo 1 o
de Tipo 2:
- el tipo 1 se ejecuta directamente sobre el hardware.
- el tipo 2 se ejecuta sobre otro sistema operativo.
Cada máquina virtual puede ejecutar cualquier
sistema operativo soportado por el hardware subyacente. Así los usuarios pueden
ejecutar dos o más sistemas operativos distintos simultáneamente en
computadoras "privadas" virtuales.
El sistema pionero
que utilizó este concepto fue la CP-40, la primera versión (1967) de la CP/CMS
de IBM (1967-1972) y el precursor de la familia VM de IBM (de 1972 en
adelante). Con la arquitectura VM, la mayor parte de usuarios controlan un
sistema operativo monousuario relativamente simple llamado CMS que se ejecuta
en la máquina virtual VM.
Actualmente tanto Intel
como AMD han introducido prestaciones a sus procesadores x86
para permitir la virtualización de hardware.
Monitor
de tipo I
Monitor
de tipo II.
Emulación
de un sistema no nativo
Las máquinas
virtuales también pueden actuar como emuladores de hardware, permitiendo que
aplicaciones y sistemas operativos concebidos para otras arquitecturas de
procesador se puedan ejecutar sobre un hardware que en teoría no soportan.
Algunas máquinas
virtuales emulan hardware que sólo existe como una especificación. Por ejemplo:
- La máquina virtual P-Code que permitía a los programadores de Pascal crear aplicaciones que se ejecutasen sobre cualquier computadora con esta máquina virtual correctamente instalada.
- La máquina virtual de Java.
- La máquina virtual del entorno .NET.
- Open Firmware
Esta técnica
permite que cualquier computadora pueda ejecutar software escrito para la
máquina virtual. Sólo la máquina virtual en sí misma debe ser portada a cada
una de las plataformas de hardware.
Virtualización
a nivel de sistema operativo
Esta
técnica consiste en dividir una computadora en varios compartimentos independientes
de manera que en cada compartimento podamos instalar un servidor. A estos
compartimentos se los llama "entornos virtuales". Desde el punto de
vista del usuario, el sistema en su conjunto actúa como si realmente existiesen
varios servidores ejecutándose en varias máquinas distintas. Dos ejemplos son
las zonas de Solaris (Solaris Zones) y la
técnica de Micro Partioning de AIX.
