Máquina Virtual (VM): ¿Por qué y cuándo necesitas una?

Las máquinas virtuales permiten ejecutar un sistema operativo dentro de una ventana en tu escritorio, funcionando como un dispositivo completo e independiente. Puedes usarlas para probar distintos sistemas operativos, ejecutar aplicaciones que tu sistema operativo principal no admite, o experimentar con apps en un entorno virtualizado y seguro.

La idea central de una máquina virtual es ofrecer un dispositivo que distribuya los recursos del host real hacia el entorno virtual. La asignación de recursos se configura según las necesidades del usuario, lo que permite establecer límites concretos en cuanto a CPU, RAM o la capacidad de almacenamiento asignada a la máquina virtual. Las máquinas virtuales utilizan tecnología de virtualización.

¿Qué es la tecnología de virtualización?

La virtualización es el método de ejecutar una o más instancias virtuales en otro equipo. El concepto se planteó por primera vez en los años sesenta, cuando los desarrolladores de sistemas buscaban formas de dividir lógicamente los recursos de un mainframe entre distintas aplicaciones. La «nube» es un ejemplo de cómo la virtualización puede aumentar el aprovechamiento de recursos y la capacidad de cómputo. Al distribuir los recursos, resulta muy rentable.

Antes de que existiera la virtualización, quien quisiera usar dos sistemas operativos, como Windows y Linux, tenía que administrar dos sistemas por separado y alternar entre ellos. En cada momento solo podía usar uno, que ocupaba toda la capacidad del hardware.

Los distintos tipos de virtualización

La tecnología de virtualización permite compartir un sistema mediante una amplia variedad de entornos virtuales. Los frameworks de virtualización utilizan software especializado para crear de forma eficiente un entorno virtual aislado en el que distintos sistemas operativos funcionan de manera independiente y cada instancia virtual recibe sus propios recursos.

Hoy en día, todos los componentes de un centro de datos o infraestructura de TI convencional pueden virtualizarse con estas distintas formas de virtualización:

• servidor virtualización
  La virtualización de servidores permite aprovechar los recursos de cómputo con mayor eficiencia. Hace posible que un mismo equipo ejecute varios sistemas operativos al mismo tiempo. En este modelo, se generan copias virtuales de equipos y sistemas operativos (máquinas virtuales) que se consolidan en un único servidor físico centralizado.

• Virtualización del sistema operativo
  La virtualización de sistema operativo o de software crea un entorno de cómputo con hardware que permite ejecutar uno o más sistemas operativos invitados en un equipo host físico. Por ejemplo, Android OS puede correr en un equipo host que utiliza Microsoft Windows de forma nativa, usando el mismo hardware que el host. Una tecnología habitual para la virtualización de SO es el emulador. Para una descripción detallada de los emuladores, puedes consultar nuestro artículo sobre Los emuladores de Android más ligeros para PC.

• Virtualización de datos
  Las tecnologías de virtualización de datos se sitúan delante de múltiples fuentes de datos y permiten tratarlas como una sola, proporcionando los datos necesarios en el formato adecuado y en el momento justo a cualquier aplicación o usuario. Entre sus ventajas destacan una mayor eficiencia y velocidad, el balanceo de carga y la reducción de costes.
• Virtualización de funciones de red
  La virtualización de red crea varias subredes sobre la misma red física. También divide el ancho de banda disponible en varias redes independientes, cada una de las cuales puede asignarse a servidores y equipos en tiempo real. Entre sus ventajas se incluyen mayor fiabilidad, velocidad de red, estabilidad y una mejor supervisión del uso de datos.
• Virtualización de escritorio
  La virtualización de escritorio permite al administrador central, o al software de administración automatizada, desplegar entornos de escritorio virtualizados en cientos de equipos físicos a la vez. A diferencia de los entornos de escritorio tradicionales, que se instalan, configuran y modifican individualmente en cada equipo, la virtualización de escritorio permite a los administradores aplicar configuraciones masivas, actualizaciones y pruebas de seguridad en todos los escritorios virtuales.

¿Cuál es la diferencia entre VDI y RDP?

VDI y RDS son tecnologías alternativas de virtualización de escritorio y escritorio remoto. RDS se basa en el protocolo de escritorio remoto o RDP. Ambas ofrecen alto rendimiento, seguridad y flexibilidad para el trabajo en remoto, cada una con sus diferencias, similitudes, puntos fuertes y limitaciones.

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¿Cómo funcionan las máquinas virtuales?

La máquina virtual se ejecuta como un proceso, por ejemplo como una ventana de aplicación, equivalente a cualquier otra aplicación en el equipo físico. Los archivos principales que componen una VM son un archivo de registro, un archivo de configuración NVRAM, un archivo de disco virtual, y un archivo de configuración.

Es posible tener varias máquinas virtuales ejecutándose en el equipo anfitrión. Los sistemas operativos que corren sobre él se denominan invitados. Como el SO invitado está aislado del sistema principal y de otros SO invitados, cualquier cambio que se haga en él no afecta al equipo anfitrión ni a otras VM.

¿Qué es un hipervisor?

Una máquina virtual no puede comunicarse directamente con una máquina física. Un "hipervisor" es una capa de software ligera necesaria para coordinar entre la VM y el hardware físico subyacente. El hipervisor separa la VM del entorno cloud y, por lo general, proporciona a los sistemas operativos invitados una plataforma virtual de ejecución, controlando también su funcionamiento.

Además de crear un límite virtual aislado entre varios SO, el hipervisor puede simular los componentes de hardware de las máquinas convencionales. Recursos de hardware virtualizados como el procesador, la entrada/salida, la memoria y otros estarán disponibles en el hipervisor. Como el hipervisor puede aislar cada dispositivo simulado de los demás, el entorno virtual puede contener varios hipervisores con un número creciente de máquinas virtuales.

2 tipos de hipervisores

Hay dos tipos principales de hipervisores que se pueden usar para la virtualización:

• Tipo 1: Hipervisores de metal desnudo (máquinas virtuales de proceso)
  El hipervisor de metal desnudo opera directamente sobre el hardware del anfitrión. Supervisa y gestiona el SO invitado. Este tipo de hipervisor se usa habitualmente en entornos empresariales porque permite la sobreasignación de recursos físicos, lo que facilita asignar recursos adicionales a un grupo de máquinas virtuales.

• Tipo 2: Hipervisores hospedados (máquinas virtuales de sistema)
  El hipervisor hospedado corre dentro del sistema operativo de un servidor físico, de ahí su nombre. La diferencia principal entre los hipervisores de tipo 1 y tipo 2 es que el tipo 1 opera directamente sobre el hardware, mientras que el tipo 2 lo hace dentro del sistema operativo.

Las máquinas virtuales no requieren hardware específico para el hipervisor. Sin embargo, la virtualización demanda más ancho de banda, almacenamiento y capacidad de cómputo que un servidor o equipo convencional cuando el mismo dispositivo aloja varias máquinas virtuales.

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¿Cuáles son las ventajas de usar una máquina virtual?

Durante los últimos diez años, las máquinas virtuales han sido un componente clave de computación en la nube, lo que ha permitido que miles de tipos de software y cargas de trabajo operen y escalen de forma eficiente.

1- Un entorno aislado del resto del sistema

Una máquina virtual ofrece un entorno aislado del resto del sistema, de modo que cualquier proceso que corra dentro de una VM no interferirá con nada de lo que esté ejecutándose en el hardware anfitrión. Al ser independientes, las VM son una forma práctica de probar nuevas aplicaciones o preparar un entorno de producción. También puedes ejecutar una VM con un propósito específico para dar soporte a una operación concreta.

2- Puedes probar un nuevo escritorio

Una máquina virtual te permite probar un nuevo SO en tu escritorio sin modificar el sistema operativo principal. Los equipos virtuales también son útiles para investigadores de malware, que suelen usar máquinas nuevas para analizar software malicioso. Además, usar una máquina virtual para navegar te permite visitar sitios web sin preocuparte por posibles infecciones.

3- Una buena opción para desarrolladores

Una máquina virtual es una opción ideal para equipos de desarrollo, ya que permite configurar plantillas de VM con los ajustes adecuados para los procesos de desarrollo y prueba de software. Es posible crear VM para tareas concretas, como las pruebas estáticas de software.

4- La flexibilidad de las máquinas virtuales

En cuanto a la flexibilidad, la virtualización permite desplegar rápidamente distintos tipos de máquinas virtuales, todas ellas personalizables en cuanto a SO, gestión de recursos y otros parámetros. La mayoría de los proveedores de hipervisores también permiten crear plantillas propias que se pueden desplegar con un solo clic.

5- Facilidad de transferencia y migración en red

Las máquinas virtuales pueden migrarse entre equipos físicos de la red según sea necesario. Esto permite redistribuir cargas de trabajo a servidores con mayor capacidad de procesamiento. Las VM también pueden moverse entre entornos locales y cloud, lo que las hace ideales para servicios híbridos en los que se comparten recursos de cómputo entre el centro de datos y un proveedor cloud.

6- Las máquinas virtuales son rentables

El coste continuo de las actualizaciones de hardware puede ser elevado en cualquier empresa. Aunque las máquinas virtuales también requieren equipos y licencias de software, representan una alternativa más rentable, ya que el uso de recursos por parte de las VM puede gestionarse y estructurarse mejor que en los sistemas basados en múltiples equipos físicos.

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¿Cuáles son las desventajas de usar una máquina virtual?

Por otro lado, las máquinas virtuales pueden ser menos eficientes que los servidores dedicados, porque es posible que no accedan directamente al hardware. En otras palabras, al no disponer de hardware propio, necesitan interactuar con el SO anfitrión, lo que puede ralentizar la respuesta del hardware.

1- Las máquinas virtuales consumen recursos del sistema

Las máquinas virtuales consumen una cantidad considerable de recursos del sistema anfitrión, especialmente si ejecutas varias a la vez. Además, si la asignación de recursos no está bien configurada, el host y el resto de las VMs podrían fallar.

2- No es una buena opción para jugadores de videojuegos

Los juegos exigentes u otras aplicaciones que requieren un alto nivel de procesamiento gráfico no rinden bien en máquinas virtuales. Por eso, las VMs no son la mejor opción para jugar a juegos de PC Windows en Linux o macOS, a menos que el juego sea antiguo o no sea gráficamente intensivo.

3- Puede que se necesite mucho espacio de almacenamiento

Ejecutar varias máquinas virtuales puede requerir una gran cantidad de almacenamiento en tu servidor físico. A medida que tu entorno virtual crece y acumula más VMs, conviene vigilar de cerca el consumo de recursos. La gestión de recursos es el factor más importante para mantener un entorno virtual estable y sin riesgos. Una vez que logras reducir los problemas relacionados con el uso de recursos de la VM, tienes una base sólida para un sistema de máquinas virtuales sostenible.

Máquina virtual vs. Contenedor

Los contenedores son otra pieza del mundo virtual, pero no se basan en software de hipervisor. En esencia, un contenedor es un sistema operativo virtual sin los componentes de hardware virtual de una máquina virtual completa.

Los contenedores pueden funcionar dentro de tus máquinas virtuales y existen dentro de un hipervisor, pero son solo una parte de una VM. Los contenedores son útiles cuando necesitas ejecutar varios programas sobre el mismo sistema operativo sin tener que usar varios sistemas operativos distintos.

El La principal ventaja de los contenedores es que tienen menos tiempo de inactividad que las VMs. Los contenedores incluyen únicamente binarios, bibliotecas y otros componentes necesarios, junto con la aplicación. Los contenedores en el mismo host comparten el mismo kernel del sistema operativo, lo que los hace ligeros y, por tanto, rápidos y portátiles.

Como resultado, los contenedores arrancan más rápido, optimizan la capacidad del servidor y facilitan la entrega de aplicaciones. Su uso está muy extendido en casos como servidores web, pruebas de DevOps, microservicios y para maximizar el número de aplicaciones que se pueden instalar por nodo.

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Máquina virtual vs. VPS

El servidor privado virtual (VPS) usa tecnología de virtualización para dividir un servidor físico en contenedores virtuales, cada uno de los cuales actúa como un servidor físicamente independiente. Cada VPS otorga al usuario acceso root y control total, incluyendo la posibilidad de iniciar y detener cualquier operación, así como de parar y reiniciar el propio VPS.

La máquina virtual en servicios en la nube también usa virtualización para asignar el servidor a contenedores virtuales. A este nivel, no hay diferencia práctica entre el VPS y la VM, ya que ambos emplean la misma tecnología de virtualización.

La diferencia clave entre el alojamiento en VPS y el alojamiento en VM está en cómo se gestionan los datos y cómo se administran los servidores físicos y los contenedores virtuales. En el alojamiento VPS, los contenedores residen en un servidor independiente con su propio conjunto de discos, normalmente en una configuración RAID para mayor eficiencia.

Aplicaciones de máquinas virtuales

Hay varias aplicaciones de VM populares entre las que elegir. Aquí tienes un vistazo rápido a las mejores opciones de software para máquinas virtuales, aunque te recomendamos consultar nuestra guía detallada para un análisis comparativo en profundidad.

• VirtualBox
• KVM con Qemu
• Estación de trabajo VMware
• Xen
• Citrix Hypervisor

Conclusión

Tanto los contenedores como las VMs tienen sus ventajas y desventajas. La opción más adecuada para tu empresa depende de los requisitos del proyecto en cada momento. En cualquier caso, ambas pueden ser soluciones más rentables para tu infraestructura de computación.

En pocas palabras, las VMs son una solución más rentable que permite gestionar mejor el flujo de trabajo del sistema y distribuir los recursos de forma más eficiente entre las máquinas individuales.

Es un entorno ideal para probar otros sistemas operativos, incluidas versiones beta, analizar datos infectados por virus, generar copias de seguridad de sistemas operativos y ejecutar software o aplicaciones en sistemas operativos para los que no fueron diseñados originalmente.

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