Hipervisores y virtualización

Hoy les traigo un post un poquito más académico. Vamos a tratar el tema de los hipervisores y el papel fundamental que juegan en la virtualización. La virtualización ha sido fundamental para el desarrollo de las tecnologías en la nube, de ahí su importancia. Los hipervisores se clasifican para su estudio en dos tipos, el tipo 1 y el tipo 2. En un momento más explicaremos la diferencia entre ambos. Antes de eso, vamos a definir el concepto de hipervisor. Qué son y como pueden ayudarnos.

Un hipervisor es un programa que separa el sistema operativo y las aplicaciones en una computadora del hardware físico subyacente. Este programa le da la capacidad a la máquina anfitriona, o host, de operar múltiples máquinas virtuales en el mismo sistema. A las máquinas virtuales se les llama maquinas invitadas o guest. La idea de tener múltiples máquinas virtuales invitadas es optimizar el uso de los recursos informáticos. La función del hipervisor es proporcionar una capa entre el hardware (la máquina host física) y las máquinas virtuales (máquinas invitadas). Esta capa maneja todas las transacciones entre los dos.

Ventajas de los hipervisores

Como ya se explicó arriba, es posible tener varias máquinas virtuales corriendo dentro de un sistema huésped con la ventaja añadida de que estas máquinas están separadas entre sí. Esto permite que cada máquina virtual se ejecute en su propio ambiente aislado que las protege en casos de errores, bloqueos o ataques de malware que pudieran afectar a las otras máquinas virtuales.

• Facilidad de administración. Las máquinas virtuales, al ser independientes del hardware subyacente, se pueden migrar a otros servidores remotos o locales con facilidad.
• Sustentabilidad. Se obtienen ahorros en las tarifas de energía eléctrica y en los presupuestos para compra de hardware al tener la capacidad de utilizar al máximo los recursos que se tienen disponibles.
• Disponibilidad. Se tiene la habilidad de “tomar una fotografía”, clonar y correr máquinas virtuales redundantes.
• Seguridad. Las máquinas virtuales al estar aisladas entre sí y con el hardware ofrecen una capa extra de seguridad.

Hipervisores de tipo 1

Este tipo de hipervisor se ejecuta directamente sobre el hardware de la máquina anfitrión sin previamente tener que cargar un sistema operativo subyacente. Debido a que los hipervisores de tipo 1 están en contacto directo con el hardware, se les considera como los de mejor rendimiento y más eficientes para ejecutar aplicaciones empresariales. Algunos ejemplos de hipervisores de tipo 1 son Citrix / Xen Server, VMware ESXi y Microsoft Hyper-V. Los hipervisores de tipo 1 se consideran muy seguros ya que cada máquina virtual está aislada del resto, lo que las protege de amenazas maliciosas.

Hipervisores de tipo 2

Los hipervisores de tipo 2 se instalan sobre un sistema operativo existente. A este tipo de hipervisores también se les llama hipervisores alojados porque dependen del sistema operativo anfitrión para realizar ciertas operaciones como administrar las llamadas a la CPU, administrar recursos de red, administrar memoria y almacenamiento. Ejemplos de hipervisores de tipo 2 incluyen Microsoft Virtual PC, Oracle Virtual Box, VMware Workstation, Oracle Solaris Zones, VMware Fusion, Oracle VM Server para x86 y más. El hipervisor tipo 2 tiene la desventaja, con respecto al tipo 1, de introducir latencia debido a que todas las actividades y el trabajo de cada máquina virtual tienen que pasar por el sistema operativo host.

KVM

Una tecnología bastante interesante es el hipervisor KVM (Kernel-based Virtual Machine por sus siglas en inglés). Este hipervisor de código abierto basado en Linux tiene la clasificación de tipo 1. Al mismo tiempo, el sistema general se clasifica como de tipo 2 debido al sistema operativo completamente funcional utilizado. El modelo único de KVM permite la virtualización completa y la configuración de kernels personalizados. Con esto se pueden establecer límites para los recursos utilizados. También garantiza que las máquinas virtuales estén más aisladas y puedan albergar otros sistemas operativos diferentes de Linux.

KVM es parte de Linux. Si se tiene Linux 2.6.20 o posterior, se tiene KVM. KVM se lanzó por primera en  2006 y se integró a la versión del kernel principal de Linux un año después. Debido a que KVM es parte del código existente de Linux, aprovecha de forma inmediata cada nueva función, solución y progreso sin requerir ingeniería adicional.

Conclusión

La mayoría de los hipervisores que se utilizan en los ambientes de producción modernos son del tipo 1. Esto se debe a la baja sobrecarga al no existir un sistema operativo subyacente. Sin embargo, el bajo costo y la facilidad de instalación de un hipervisor de tipo 2 lo convierten en una opción ideal para laboratorios domésticos y otros entornos de prueba.

Referencias

• Hipervisores tipo 1 y tipo2: lo que los hace diferentes.
• ¿Qué es KVM? Tecnología de Virtualización KVM.