Virtualizacion en los centros de datos

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(1)Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. EM AT IC. FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS. AS. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO. CA. S. Y. M. AT. ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INFORMÁTICA. AS. FI. SI. VIRTUALIZACION EN LOS CENTROS DE DATOS. NC I. TESINA. PRESENTADA PARA OPTAR EL TÍTULO DE. DE. CI E. INGENIERO INFORMÁTICO. AUTOR: Br. HECTOR JAVIER QUISPE GANOZA. TRUJILLO – PERU 2014. BI. BL I. OT. EC A. ASESOR: Mg. EDWIN MENDOZA TORRES.. I. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. DEDICATORIA. EM AT IC. Detrás de cada logro hay esfuerzo, perseverancia, constancia, dedicación, sacrificio, pero sobretodo detrás de cada logro están esos seres que de una u otra forma han brindado su apoyo para que no desmayes, es por esta razón que el presente trabajo va dedicado:. A mis padres, Adalberto y Gladys quienes han estado brindándome su apoyo incondicional para poder culminar con éxito otra etapa de mi vida. A mis hermanos Genny y Freddy, quienes también comparten conmigo este logro.. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. A mis hijas Selene y Jezabel, para que las motive al estudio y sea un modelo a seguir y superar.. II. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AGRADECIMIENTO. AS. Al culminar esta etapa importante de mi vida, quiero expresar mis sinceros agradecimientos a todos y cada uno de los que han contribuido para alcanzar este éxito especial.. EM AT IC. A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy, cuidándome y dándome fortaleza para continuar.. AT. A mis padres, porque creyeron en mí, porque me sacaron adelante siendo ejemplos dignos de superación y entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta, ya que siempre estuvieron impulsándome en los momentos más difíciles y porque el orgullo que sienten por mí, fue lo que me hizo ir hasta el final. Va por ustedes, por lo que valen, porque admiro su fortaleza y por lo que han hecho de mí.. M. A la Universidad Nacional de Trujillo, en especial a la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Escuela Profesional de Informática, por el soporte institucional dado para la culminación de este trabajo, las cuales me sirvieron como guía a la obtención del título profesional.. S. Y. A cada maestro que durante estos años de estudio aportaron con sus conocimientos para lograr ser de mí un profesional.. CA. A mis amigos y compañeros que compartieron conmigo cada paso que se dio para recorrer este camino, y que con su empeño cooperaron para llegar a mi objetivo.. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. Y a todas aquellas personas que de una u otra forma, colaboraron o participaron en el desarrollo de esta investigación, hago extensivo mi más sincero agradecimiento.. III. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. RESUMEN El centro de datos actual de las organizaciones, exige cada vez más la provisión de servidores. EM AT IC. optimizados altamente confiables, seguros, disponibles, eficaces y eficientes y además que permitan. el ahorro de recursos como: equipos computacionales, cableado estructurado, dispositivos de. conectividad, equipos de refrigeración, energía, tiempo de mantenimiento, personal de mantenimiento, etc. Es decir se busca obtener los mayores resultados positivos con el menor. número de recursos empleados lo cual se traduce en mayores beneficios y reducción de costos para. AT. las organizaciones.. La virtualización es una de las tecnologías actuales que permiten hacer más con menos. En este. M. caso en el campo de los servidores, la implementación de servidores virtualizados en el centro de. Y. datos contribuye significativamente a dar lugar la obtención de las premisas antes mencionadas. En el capítulo 1 se habla de consolidación mediante el uso de la virtualización. En él se discute. S. acerca del concepto, ventajas y desventajas de la consolidación. Además analizamos una forma de. CA. realizar la consolidación, utilizando para este fin la virtualización.. SI. Continuando la exploración de la virtualización en el capítulo 2, se analizó la forma en que la virtualización se introduce a los entornos de los centros de cómputo. Con la propuesta del hacer. FI. más con menos, es decir optimizar la infraestructura a lo largo y ancho del centro de datos para. AS. obtener mejores tasas de utilización de la infraestructura, disminución de personal y mejoras inherentes en la administración de los equipos.. NC I. En el capítulo 3 se encuentra plasmada una guía de virtualización que ocupa el tema completo. Este conjunto de buenas prácticas se proporciona con la finalidad de guiar al usuario inexperto en la implementación exitosa de la virtualización. Se inicia con una descripción de una implementación. CI E. en un centro de cómputo real. Se exponen con objetividad las diferencias entre un equipo físico y su equivalente virtual, proporcionando también estrategias que permiten optimizar el ambiente. DE. virtual.. Finalmente mostramos en el capítulo 4, algunos casos de éxito al implementar la virtualización de. BI. BL I. OT. EC A. los centros de datos de algunas organizaciones.. IV. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. INDICE GENERAL. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. EM AT IC. AS. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1 OBJETIVOS ................................................................................................................................ 2 1. LA VIRTUALIZACION ......................................................................................................... 3 1.1. Historia de la virtualización.............................................................................................. 3 1.2. Concepto ............................................................................................................................ 9 1.3. Tipos De Virtualización .................................................................................................. 10 1.3.1. Virtualización De Recursos...................................................................................... 10 1.3.1.1. Virtualización de Almacenamiento .................................................................. 11 1.3.1.2. Virtualización de Redes .................................................................................... 12 1.3.2. Virtualización De Plataforma .................................................................................. 13 1.3.2.1. Virtualización de Aplicaciones......................................................................... 14 1.3.2.2. Virtualización de Escritorio. ............................................................................ 14 1.3.2.3. Virtualización de Equipos y Servidores. ......................................................... 14 1.3.2.3.1. Arquitectura general ................................................................................. 15 1.3.2.3.2. Virtual Machine (VM) o Máquina Virtual .............................................. 17 1.3.2.3.3. Hypervisor o Virtual Machine Monitor (VMM) ..................................... 17 1.3.2.3.4. Sistema Operativo Anfitrión (Host OS) .................................................. 18 1.3.2.3.5. Sistema Operativo Visitante (Guest OS)................................................. 18 1.3.2.3.6. Hardware Real o físico ............................................................................. 18 1.3.2.3.7. Alternativas de Virtualización de Servidores .......................................... 19 1.3.2.3.8. Virtualización de Sistema Operativo. ...................................................... 19 1.3.2.3.9. Virtualización Completa .......................................................................... 20 1.3.2.3.10. Paravirtualización ................................................................................... 21 1.3.2.3.11. Virtualización Nativa o Virtualización Híbrida .................................... 22 1.4. Virtualización De Servidores: Virtualización Completa, Paravirtualización Y Virtualización Híbrida........................................................................................................... 22 1.4.1. Virtualización Completa ........................................................................................... 22 1.4.2. Paravirtualización ..................................................................................................... 25 1.4.3. Virtualización Híbrida ............................................................................................. 28 1.5. Software Para Virtualización .......................................................................................... 30 1.5.1. Software De Virtualización Más Usado................................................................... 30 1.5.1.1. VMware .............................................................................................................. 30 1.5.1.2. Microsoft............................................................................................................ 35 1.5.1.3. Xen Hypervisor ................................................................................................. 39 1.6. Ventajas y desventajas de la virtualización.................................................................... 42 1.6.1. Ventajas de la virtualización. ................................................................................... 42 1.6.2. Desventajas de la virtualización. ............................................................................. 46 1.7. Consolidación de servidores. .......................................................................................... 51 1.7.1. Qué es la consolidación de servidores?. .................................................................. 51 1.7.2. Tipos de consolidación de servidores. .................................................................... 54 1.7.3. Consolidación mediante virtualización................................................................... 55 1.7.4. Ventajas y desventajas de la consolidación mediante virtualización.................... 56 2. La virtualización en el centro de cómputo. .......................................................................... 59 2.1. Problemas que enfrentan los centros de cómputo. ....................................................... 60 2.1.1. Consumo de energía y eficiencia energética. ......................................................... 61 2.1.2. Proliferación de servidores (server sprawl). ............................................................ 62 2.1.3. Problemas en los datos de la empresa. ................................................................... 63 2.1.4. Bajo retorno de la inversión (ROI por sus siglas en inglés). ................................. 64 2.1.5. Utilización de espacio físico en el centro de cómputo. ......................................... 64. V. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. EM AT IC. AS. 2.1.6. Consideraciones de medio ambiente (HVAC) ....................................................... 68 2.1.7. Administración de equipos servidores. ................................................................... 68 2.2. Reducción de costos en centros de cómputo usando virtualización. ......................... 71 2.2.1. Reducción de equipo................................................................................................ 72 2.2.2. Reducción en el mantenimiento. ............................................................................ 73 2.2.3. Reducción en la administración de TI. .................................................................. 74 2.2.4. Reducción en los costos de energía. ....................................................................... 76 2.3. Beneficios adicionales que proporciona la virtualización en los centros de cómputo. .. ................................................................................................................................... 79 2.3.1. Beneficios adicionales de la virtualización ............................................................. 79 2.3.2. Agilidad de las tecnologías de la información (TI). .............................................. 80 2.3.3. Recuperación ante desastres (DRP). ...................................................................... 85 2.3.4. Disponibilidad de los servicios................................................................................ 87 2.4. Los costos de la virtualización. ...................................................................................... 88 2.4.1. Los escenarios de la virtualización. ......................................................................... 88 2.4.2. Costos en dinero de los escenarios de la virtualización......................................... 94 2.4.3. Costos de la capacitación en virtualización............................................................ 95 3. Guía para la virtualización en centros de cómputo. ............................................................ 97 3.1. Guía de virtualización. .................................................................................................... 97 3.1.1. Presentación de la guía de virtualización................................................................ 97 3.1.2. Parte I: Componentes de la virtualización. ............................................................. 98 3.1.3. Parte II: Proceso de virtualización. ....................................................................... 101 4. Casos de éxito de la virtualización en Centros de cómputo ............................................. 108 4.1. Myron F. Steves & Co. .................................................................................................. 108 4.2. Seven Corners. ............................................................................................................... 108 4.3. BancVue. ....................................................................................................................... 109 4.4. Caja Nuestra Gente....................................................................................................... 110 CONCLUSIONES .................................................................................................................. 111 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................................... 112 REFERENCIAS DE INTERNET ........................................................................................ 114. VI. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. INDICE DE FIGURAS. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. EM AT IC. Figura 1. El Mainframe System/360 creado por IBM es considerado un exponente del origen de la virtualización. ................................................................................................................................. 5 Figura 2. Línea de tiempo en el desarrollo de la virtualización en el hardware x86. .................... 8 Figura 3. Procesadores Intel usados para la virtualización. .............................................................. 9 Figura 4. Representación de la virtualización en la que se encuentran muchas máquinas en un solo computador ........................................................................................................................... 9 Figura 5. Arquitectura de la virtualización .................................................................................. 10 Figura 6. Constitución básica de un computador típico. ............................................................ 15 Figura 7. Arquitectura 1 de una plataforma virtualizada. ........................................................... 16 Figura 8. Arquitectura 2 de una plataforma virtualizada. ........................................................... 16 Figura 9. Hipervisor “Non hosted”o Bare Metal ......................................................................... 17 Figura 10. Hipervisor “Hhosted” ................................................................................................. 18 Figura 11. Esquema de virtualización a nivel de sistema operativo. .......................................... 20 Figura 12. Esquema de virtualización completa.......................................................................... 21 Figura 13. Esquema de paravirtualizacion. ................................................................................. 21 Figura 14. Arquitectura de la virtualización completa. ............................................................... 24 Figura 15. Infraestructura Virtual Completa. .............................................................................. 25 Figura 16. Virtualización completa contra arquitectura de paravirtualización. En ambos casos, existe una capa de software denominada monitor del equipo virtual (VMM), que incluye un planificador de equipo virtual y ofrece gestión general de memoria y virtualización de entrada y salida. El modelo de paravirtualización incluye interfaces API que asisten al equipo virtual en algunos casos. ............................................................................................................................. 28 Figura 17. Software de Virtualización más usado. ...................................................................... 30 Figura 18. Logo de VMWare ........................................................................................................ 31 Figura 19. Arquitectura empleada por VMware ESX, la capa de virtualización no corre sobre un sistema operativo ........................................................................................................................ 35 Figura 20. Logotipo de Windows Server® 2008 Hyper-V™. ........................................................ 35 Figura 21. Arquitectura de Windows Server® 2008 Hyper-V™. .................................................. 38 Figura 22. Logotipo del hypervisor Xen®..................................................................................... 39 Figura 23. Arquitectura Básica de Xen®. Arquitectura .............................................................. 41 Figura 24. Consolidacion de servidores....................................................................................... 54 Figura 25. Vista de un centro de datos tradicional. .................................................................... 60 Figura 26. Ilustración de la unidad de Rack (U). .......................................................................... 65 Figura 27. Gabinete de 42U. En donde se pueden observar solo 3 servidores y dos pantallas planas. ..................................................................................................................................................... 67 Figura 28. Gabinete SUN de 40U. Se observan 14 servidores de 1U, 1 de 2U y 3 de 3U, la consola de control está alojada en otro gabinete. ....................................................................................... 67 Figura 29. Conceptualización de un repositorio de máquinas virtuales. En el que se observan los diferentes niveles de depósitos, cada nivel del centro hacia afuera, consume mayor cantidad de espacio en disco. ..................................................................................................... 83 Figura 30. Fabricantes de Hipervisores. ...................................................................................... 99. VII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. EM AT IC. AS. Figura 31. Conversion de físico a Virtual con VMWare Converter. .......................................... 104 Figura 32. Gestion centralizada con VMWare Center. .............................................................. 105 Figura 33. Representación gráfica del proceso de virtualización. Se divide en dos partes: una es la selección de los componentes y la segunda parte es el proceso de virtualización. ............. 107. VIII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. INDICE DE TABLAS. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. EM AT IC. Tabla 1. Comparativa de consumo energético. En la tabla se muestra una comparación de 17 equipos físicos y su equivalente virtual con el servidor Intel SR4850HW4 que aloja 17 equipos virtuales. ...................................................................................................................................... 77 Tabla 2. Requisitos de disco duro. Para calcular el espacio necesario en disco se requiere conocer el tamaño en disco de cada una de las máquinas virtuales. Después se hace la suma aritmética. ................................................................................................................................... 92 Tabla 3. Requisitos de disco duro usando una solución de nivel empresarial. Para calcular el espacio necesario en disco se requiere conocer el tamaño en disco de cada una de las máquinas virtuales. Después se hace la suma aritmética. Para nuestro ejemplo se hace el estimado de las máquinas virtuales 8, 9 y 10. ............................................................................ 93 Tabla 4. Guía de virtualización. Tabla que muestra la estructura del tema, se divide en dos partes, con la finalidad de ubicar al lector en las diversas tecnologías en la parte 1 y proporcionar el proceso de virtualización completo en la segunda parte. ................................ 98. IX. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. INTRODUCCIÓN A través de software, la virtualización se divide los recursos de un equipo informático para. EM AT IC. crear distintas máquinas virtuales que funcionan de manera independiente aunque no existan físicamente. Se trata de crear distintos entornos informáticos virtuales en un mismo hardware.. A medida que una empresa crece, adquiere diferentes equipos informáticos y establece distintos entornos para utilizar herramientas tecnológicas concretas, según las más puntuales necesidades de negocio.. AT. En lugar de pagar para tener múltiples máquinas físicas de servidor que no va a tener a pleno. rendimiento, cada una está dedicada a una carga de trabajo específica, la virtualización del. M. servidor hace posible que esas cargas de trabajo se vean consolidadas en un número menor de. Y. máquinas pero a pleno rendimiento.. Disminuyendo el número de servidores físicos en los centros de cómputo, se logran. S. reducciones muy importantes en costos asociados al número de servidores, con los importantes. CA. costos de refrigeración, infraestructura de red, almacenamiento, administración de equipos y. SI. mantenimiento de instalaciones, siempre en aumento, cabría esperar una utilización cuidadosa de la infraestructura de cómputo.. FI. Por todo lo mencionado anteriormente, la idea de la virtualización se resume en algo simple, y. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. ahí radica su fuerza: hacer más con menos.. 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. AS. OBJETIVOS Objetivo General. Estudiar la virtualización y sus beneficios que aporta en los centros de datos de las. EM AT IC. . organizaciones aprovechando la capacidad y potencia de los equipos actuales. Objetivos Específicos Sintetizar las ventajas de la virtualización.. . Analizar como la virtualización ayudarán en la infraestructura tecnológica de las. AT. . Proponer una guía para consolidar mediante la virtualización el centro de datos.. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. . M. organizaciones.. 2. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. CAPITULO 1.. EM AT IC. 1.1.. AS. LA VIRTUALIZACION Historia de la virtualización.. Virtualizar hardware es un tema que viene de varias décadas atrás cuando se intentaba. subdividir a los mainframes en pequeñas máquinas virtuales y compartir el poder de procesamiento para diferentes aplicaciones. Pero tiempo después cuando los computadores bajaron de precio y la arquitectura x86 se hizo más popular y accesible, la virtualización fue. AT. dejando de existir y perdiendo sentido.. M. Hoy la rueda de la tecnología nos lleva de nuevo a una era de virtualización. Las compañías de todo el mundo comenzaron a utilizar esta tecnología. A continuación se ve a más detalle. Y. la historia de la virtualización, como fue en sus inicios hasta como es en la actualidad.. S. (1959) En sus inicios, la virtualización era mejor conocida como 'time sharing'. Christopher. CA. Strachey, el primer profesor de informática de la Universidad de Oxford y líder del Grupo de Investigación en Programación, utiliza el término en su artículo 'Time sharing in large,. SI. fast computers'. Gracias a éste método el profesor Strachey implementa la técnica de 'multiprogramming', que permite a un programador escribir el código fuente de un. FI. programa mientras otro programador compila otro programa.. AS. (1961) El Centro de Computación del MIT desarrolla uno de los primeros sistemas operativos de tiempo compartido, CTSS ('Compatible Time-Sharing System'). Aunque el. NC I. CTSS no es un sistema operativo influyente por sus aspectos técnicos, tiene una gran influencia para mostrar que el tiempo compartido es viable. El CTSS es considerado el. CI E. abuelo de los sistemas operativos de tiempo compartido ya que influye en el desarrollo, entre otros, de: IBM M44/44X, CP-40/CMS, que deriva en z/VM, TSS/360, MULTICS, que influye fuertemente en la familia UNIX (Linux), CP/M, que influye fuertemente en 86-. DE. DOS, el cual deriva en Microsoft Windows. (1962) La Universidad de Manchester desarrolla una de las primeras supercomputadoras. EC A. mundiales, 'The Atlas Computer', y la más rápida de su tiempo hasta la aparición del CDC 6600 (1964). El Atlas aprovecha los conceptos de 'time sharing', 'multiprogramming' 'virtual memory' y control compartido de periféricos. Los 'extracodes' (nuevas instrucciones. OT. que pueden añadirse por software) son la única forma en la que un programa puede comunicarse con el 'Atlas Supervisor'. El 'Atlas Supervisor' es un programa que gestiona el. BI. BL I. tiempo de procesamiento; en terminología moderna, un 'job scheduler' avanzado o un sistema operativo simple. (1964) El Centro Científico de Cambridge de IBM, liderado por Robert Creasy (ex miembro de 'Project MAC'), empieza el desarrollo del CP-40 y el CMS ('Cambridge 3. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. Monitor System'). El CP-40 es el primer sistema operativo que implementa 'full. AS. virtualization', que permite emular simultáneamente hasta 14 'pseudo machines' (múltiples instancias del CMS), más tarde llamadas máquinas virtuales, ejecutándose en 'problem. EM AT IC. state'. Cuando una máquina virtual ejecuta una instrucción privilegiada (por ejemplo, una. operación de E/S) o utiliza una dirección de memoria inválida, se produce una excepción que captura el 'Control Program', que se ejecuta en 'supervisor state', para simular el comportamiento adecuado.. (1965) El Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM implementa una. AT. computadora experimental, el IBM M44/44X, basada en el IBM 7044 (M44) y con varias. máquinas 7044 virtuales (44Xs) simuladas, usando hardware, software, paginación,. M. memoria virtual y multiprogramación. El M44/44X no implementa una completa simulación del hardware subyacente (partial virtualization) y demuestra que el concepto de. Y. máquinas virtuales, originado en éste proyecto, no es necesariamente menos eficiente que. S. otras aproximaciones más convencionales.. CA. IBM anuncia 'System/360 Model 67' (S/360-67) y el sistema operativo de tiempo compartido 'TSS/360' en sus blue letters (mecanismo de IBM para anunciar nuevos. SI. productos). El 'TS/360' implementa virtual memory y virtual machines pero es cancelado. FI. en 1971 por sus problemas de rendimiento, fiabilidad e incompatibilidad con el sistema operativo de proceso de lotes 'OS/360'.. AS. (1966) Paralelamente a 'TS/360', el Centro Científico de Cambridge de IBM empieza la conversión del CP-40 y el CMS para ejecutarlos en el S/360-67. El CP-67 es una. NC I. significativa re implementación del CP-40 y es la primera implementación ampliamente disponible de la arquitectura de 'virtual machine'.. CI E. (1968) IBM publica en su 'IBM Type-III Library' (colección de código fuente no soportada por IBM, contribuida por clientes y personal de IBM) la primera versión de CP/CMS. National CSS (NCSS), una compañía que explora la idea de ofrecer servicios de tiempo. DE. compartido, aprovecha la disponibilidad de CP/CMS para iniciar la implementación de VP/CSS (un fork de CP/CMS) ya que el rendimiento de CP/CMS no es rentable para sus. EC A. planes de comerciales. (1970) IBM empieza a desarrollar 'CP-370/CMS', una completa reimplantación del 'CP67/CMS' para su nueva serie 'System/370' (S/370).. OT. (1972) IBM anuncia el primer sistema operativo de máquina virtual de la familia VM. BI. BL I. (VM/CMS), el 'VM/370' (basado en 'CP-370/CMS') y destinado para 'System/370' con hardware de memoria virtual. El 'VM/370' se basa en dos componentes; CP (Control Program) y CMS (ahora llamado Conversational Monitor System). La función más importante del nuevo CP es la habilidad de ejecutar una VM dentro de otra VM. 4. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. National CSS (NCSS), porta VP/CSS a la serie 'System/370'. VP/CSS mejora el. AS. rendimiento del CSS utilizando paravirtualization, a través de llamadas directas al. 'hypervisor' con la instrucción no virtualizada DIAG, en lugar de simular las operaciones de. EM AT IC. bajo de nivel de los comandos de E/S.. (1976-1987) La revolución de los ordenadores personales (Apple II, Atari 400/800,. Commodore VIC-20, IBM PC, ZX Spectrum, Commodore 64, Apple Macintosh, Atari ST, Commodore Amiga) provoca que la industria pierda interés en los sistemas operativos. súper optimizados para 'mainframes'. No obstante, IBM sigue el desarrollo de su familia. AT. VM.. (1988) Insignia Solutions desarrolla el emulador de x86 SoftPC que permite ejecutar MS-. DE. CI E. NC I. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. DOS sobre UNIX y Mac OS.. EC A. Figura 1. El Mainframe System/360 creado por IBM es considerado un exponente del origen de la virtualización.. OT. Explosión de La Virtualización de 1990´S y 2000`S Los mayores fabricantes de servidores en el mundo, incluyendo Sun® Microsystems, HP®, las ha podido encontrar desde sistemas especializados de alto rango y de alto costo (millón de dólares) hasta sistemas de rango medio (System-P de IBM®, CoolThreads T1000,. BI. BL I. IBM® y SGI®, han vendido hardware virtualizado desde inicios del 2000. Éstas ofertas se. 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. T2000 de Sun®, y T5x00 HP® 9000 Superdome series de HP®) e inclusive sistemas de. AS. alto rendimiento y bajo costo sobre hardware x86.. Especiales esfuerzos se han dado a proyectos open source para hardware x86/x86_64 entre. EM AT IC. los que se tiene a proyectos como Xen® u otros del tipo propietario como VMware® o Hyper-V™ de Microsoft®. Virtualización y el Hardware x86. Durante los 90´s y la última década, a medida que el hardware x86 reducía en sus costos, su. AT. capacidad y velocidad mejoraban. Es así que se han ido incorporando cada vez mejoras. adicionales en procesadores, memoria, dispositivos de almacenamiento, interfaces de red,. M. dispositivos de conectividad entre otros. Esta situación ha traído consigo el incremento de implementaciones de servidores y escritorios x86. A esto se añade, como ya se mencionó. Y. anteriormente, la adopción generalizada de Windows y GNU Linux como sistemas. S. operativos de servidor, convirtiendo a los servidores x86 en dispositivos claramente. CA. populares, asequibles y atractivos para las organizaciones en los 90´s y en el nuevo milenio. Sin embargo, a medida que los usuarios optaban por las PCs y la computación cliente-. SI. servidor, no existía una solución equivalente para la virtualización de la línea de productos. FI. x86 en el mercado.. Esta situación histórica generó desafíos ya antes mencionados despertando el interés en el. AS. altamente rentable sector del mercado para el desarrollo de plataformas de virtualización para hardware x86.. NC I. La arquitectura x86 es particularmente difícil de virtualizar. Así por ejemplo, la virtualización completa sobre la arquitectura x86 tiene un costo significativo en la. CI E. complejidad del hypervisor y en el rendimiento por la simulación total del hardware; por otro lado la paravirtualización requiere de modificaciones del sistema operativo anfitrión para dar lugar a su funcionamiento de simulación parcial del hardware subyacente.. DE. Más recientes introducciones al mercado han añadido asistencia a sus productos con la finalidad de proveer soporte adicional para resolver aquellos componentes que son difíciles. EC A. de virtualizar. Así Intel® introdujo Intel® VT y AMD® introdujo AMD®-V. Estas tecnologías expanden las posibilidades de virtualización mediante la adicción de 9 instrucciones al CPU que pueden ser utilizadas para administrar las máquinas virtuales con. OT. ayuda directa del CPU.. BI. BL I. Una de las primeras implementaciones en el mercado fue VMware®. Es así que en 1999 VMware® lanzó al mercado el primer producto de virtualización para estaciones de trabajo x86 posteriormente extendida para servidores creando así un nuevo mercado para la virtualización de servidores. VMware implementó en su software un entorno 'fully 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. virtualized' o de virtualización completa. Desde el lanzamiento de éste primer producto,. AS. VMware® marcó su hegemonía en el mercado.. Por otro lado, otras ofertas de virtualización fueron desarrolladas; así por ejemplo se tiene a. EM AT IC. compañías como SWsoft que lanzaron su producto Virtuozzo® para Linux en 2001; más adelante se fundaron Virtual Iron® (2003) y PlateSpin® Ltd. (2003). En 2005 Parallels®, Inc. Introdujo al mercado Parallels Workstation®, usado principalmente en PCs y Parallels Desktop® for Mac, para Mac OS X, en 2006.. Sin embargo, dos hechos comenzaron a cambiar el espacio de mercado de la virtualización. AT. de servidores convirtiéndolo en un campo de juego competitivo: El software open source y Microsoft®.. M. Así aparece en 2003 un proyecto open source sobre virtualización de servidores conducido por la Universidad de Cambridge. Este proyecto trajo consigo el lanzamiento de la solución. Y. de virtualización open source: Xen®.. S. En 2006, el proyecto Xen® dio como resultado un hypervisor robusto, el Xen® 3.0.. CA. Esta distribución fue desarrollada para tomar ventaja del hardware Intel® VT y AMD®-V mejorados para virtualización (pudiendo usar paravirtualización y virtualización completa).. SI. Con ello, Xen® llegó a posicionarse en el mercado convirtiéndose en un hypervisor. FI. ampliamente usado y disponible gratuitamente. De esta manera Xen®, captó la atención de los grandes de la industria de servidores como IBM®, Sun®, HP®, y Novell®.. AS. Dado que Xen® está licenciado bajo GPL el código no puede cerrarse, y no es solo Xensource (a través de la Universidad de Cambridge) quien mantiene el código, sino que. NC I. varias empresas importantes como IBM®, Sun® (implementado Sun® Xvm Server.), HP®, Intel®, AMD®, Redhat® y Novell® están sumamente involucradas en el desarrollo. CI E. asignando programadores al mantenimiento de este software. Por otra parte Microsoft®, sin quedarse atrás, adquirió en 2003 la compañía Connectix®, encargada de desarrollar algunos productos de virtualización incluyendo Virtual PC® para. DE. Mac, Virtual PC® para Windows, y un producto de virtualización de servidores. Así Microsoft® entre 2004 y 2005 lanzó su hypervisor Virtual Server comenzándolo a. EC A. distribuir gratuitamente en 2006. Este hecho anterior, al que se añadía la gratuidad de Xen®, influyó para que VMware® y otros fabricantes sigan la tendencia de liberar algunos productos de su línea de. OT. virtualización. versión de su sistema operativo Windows Server 2008 el cual incluye el software de virtualización Hyper-V™.. BI. BL I. En 2008 Microsoft® lanza al mercado el Microsoft® Hyper-V™ Server® 2008, una. 7. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) AT. EM AT IC. AS. Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. Figura 2. Línea de tiempo en el desarrollo de la virtualización en el hardware x86.. M. La generación multinúcleo.. Y. Este es sin duda el principal avance tecnológico que convertirá a la virtualización en algo normal y cotidiano. Ahora se tiene procesadores de dos núcleos pero en pocos años, tan. S. solo un par de ellos, se hablará de procesadores de Pcs de hasta 8 núcleos y esto tan solo es. CA. 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. SI. aplicaciones para los que antes se necesitaban varias máquinas individuales. Esto no solo. FI. 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. AS. en paralelo para asegurar nuestro PC de ataques hacker, troyanos o virus.. NC I. 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 se puede correr dos sistemas operativos virtuales con toda una. CI E. batería de aplicaciones de uso intensivo de CPU dentro de cada uno de ellos se puede imaginar 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 se conoce el PC y la. DE. informática está cambiando rápidamente y ahora se empieza a ver lo que el futuro ofrece. Y parte del futuro pasará sin duda por la virtualización de sistemas operativos y los. EC A. fabricantes de procesadores empiezan a dar los primeros pasos en dar soporte específico a. BI. BL I. OT. este tipo de aplicaciones.. 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Concepto.. M. 1.2.. AT. Figura 3. Procesadores Intel usados para la virtualización.. EM AT IC. AS. Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. El término de virtualización, en el campo de la informática, se refiere a la abstracción de los. Y. recursos necesarios de un computador con el propósito de crear una versión virtual de un. S. dispositivo o recurso. Esta abstracción logra ocultar los detalles técnicos de la virtualización. CA. mediante la encapsulación, para esto se crea un interfaz que esconda la implementación simplificación del sistema de control.. SI. mediante la combinación de recursos en locaciones físicas diferentes, o por medio de la. FI. En una manera general la virtualización crea una capa de abstracción entre el hardware de la máquina física y un sistema operativo virtual, esto logra que, aunque físicamente se trate. AS. de un solo equipo, lógicamente se observen varios equipos. La virtualización permite montar un sistema operativo virtual sobre una máquina física anfitriona, es posible montar. NC I. una gran diversidad de sistemas diferentes al mismo tiempo, siendo el único limitante la capacidad de la máquina física. El sistema operativo virtual, junto con el hardware que. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. emplea recibe el nombre de máquina virtual.. Figura 4. Representación de la virtualización en la que se encuentran muchas máquinas en un solo computador. 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. “Una máquina virtual (MV) es un duplicado de una máquina real, eficiente y aislado”[1].. AS. Esta definición de máquina virtual dice que: al ser un duplicado de una máquina real, su comportamiento debe ser exactamente igual a una, considerando los recursos que tenga. EM AT IC. asignados; al ser eficiente, su velocidad de ejecución debe de aproximarse a una máquina física; y al ser aislada, todas las máquinas virtuales serán independientes unas de otras,. permitiéndose la ejecución simultánea. Se debe destacar que aunque sean independientes. todas aprovechan el hardware disponible en la máquina anfitriona, además, los elementos principales de hardware de los que necesita son solamente microprocesador, memoria. AS. FI. SI. CA. S. Y. M. AT. RAM, disco y tarjeta de red.. 1.3.. NC I. Figura 5. Arquitectura de la virtualización. Tipos De Virtualización. CI E. En este trabajo de investigación se da un énfasis a la virtualización de servidores y sus tipos; pero como en la actualidad existen diversas formas de virtualización, se ha creído conveniente dar un vistazo general a los diferentes tipos existentes.. DE. Las clases de virtualización pueden clasificarse de acuerdo a como se lleva a cabo su proceso, es decir, que es lo que se busca simular para lograr el resultado deseado.. EC A. Para obtener una clasificación general se ha considerado a la virtualización de acuerdo a si ésta se realizará para recursos específicos del sistema computacional u orientada a la plataforma misma del sistema a través de máquinas virtuales.. OT. Es en este último tipo de virtualización, donde la virtualización de servidores toma lugar, tal como se verá posteriormente.. BI. BL I. 1.3.1.. Virtualización De Recursos Este tipo de virtualización es aquel en el que el proceso de virtualización se da en ciertos recursos específicos los que se emplearán para mejorar algunas características determinadas de un sistema computacional. Así por ejemplo, es muy común el hablar 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. de la Virtualización de Almacenamiento, la cual es muy usada en las Redes de Área de. AS. Almacenamiento (SAN).. Este tipo de virtualización permite tanto agrupar diversos dispositivos de manera que. EM AT IC. sean vistos por agentes externos como uno solo, o dividir un recurso específico en varios recursos del mismo tipo que se puedan considerar independientes.. De acuerdo a los criterios presentados anteriormente, se puede hablar de diversos tipos de virtualización de recursos, siendo los más importantes los que se presentan a continuación. Virtualización de Almacenamiento. AT. 1.3.1.1.. La virtualización de almacenamiento es aquella que busca soluciones para brindar un. M. almacenamiento de alto rendimiento; para dicho fin se realiza una abstracción lógica del almacenamiento físico. Este tipo de abstracción es altamente usado en las Redes de. Y. Área de Almacenamiento (SAN) como método para distribuir la carga de sus. CA. computadoras para añadirlo a la red en sí.. S. servidores. En este tipo de redes se extrae el concepto de almacenamiento de las Para su funcionamiento se combinan discos físicos en las denominadas storage pools,. SI. el recurso de almacenamiento que contienen estas piscinas puede ser dividido en. FI. volúmenes lógicos que se vendrían a comportar como particiones de disco. Con esto se logra que varios dispositivos de almacenamiento independientes aparenten. AS. ante un usuario cliente como un único dispositivo con capacidad de ser administrado localmente.. NC I. Se puede catalogar a la virtualización de almacenamiento en tres grupos, de acuerdo al lugar exacto en que se realice la virtualización en sí, pudiendo ser: Virtualización basada . CI E. en el Dispositivo, Virtualización basada en la Red, y Virtualización basada en el Host.. Virtualización basada en el Dispositivo. En este tipo, la virtualización se realiza en arreglos de dispositivos de. DE. almacenamiento. Cada host dispone de un dispositivo virtual, el mismo que se encuentra relacionado con una ubicación física dentro del arreglo de dispositivos. EC A. de almacenamiento. . Virtualización basada en la Red. switches inteligentes u otros equipos de virtualización. Esta categoría se emplea principalmente para permitir la interacción de equipos de almacenamiento de distintas casas comerciales que no puedan comunicarse entre sí de una manera directa.. BI. BL I. OT. En este tipo, la virtualización se realiza en la misma red, en la cual se emplean. 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. . Virtualización basada en el Host. AS. En este tipo, la virtualización se realiza en el host (computador terminal del. cliente). Este computador tiene que disponer de cualquier tipo de software que. EM AT IC. permita el virtualizar su almacenamiento tanto a través de la red como a través de los dispositivos de almacenamiento. Esto brinda independencia de la red y de los equipos. 1.3.1.2.. Virtualización de Redes. La virtualización de redes permite la partición lógica o segmentación de una única red. AT. física para usar los recursos de la red. Este tipo de virtualización trata a todos los considerar sus componentes físicos que la dan lugar.. M. servicios en la red como un único grupo de recursos que pueden ser accedidos sin. mencionar principalmente: VLAN´s, VIP, VPN´s.. Virtual LAN (VLAN). S. . Y. Se pueden tener varios tipos de virtualización de redes entre los que se puede. CA. Este tipo de virtualización ha sido ratificado por la IEEE en su estándar 802.1Q. Su funcionamiento consiste en un método para crear redes independientes a nivel. SI. lógico mediante la compartición de la red a nivel físico. Su uso permite segmentar. FI. lógicamente los dominios de broadcast controlando la interacción entre los dispositivos de diferentes segmentos de red.. AS. Brinda a los administradores de red la posibilidad de conectar múltiples. NC I. dispositivos al mismo switch pero posibilitando aislarlos unos de otros a través de la configuración de segmentos de red mediante VLAN’s. Cada segmento utilizará una parte de los recursos disponibles del switch (CPU, memoria, ancho de banda, . CI E. etc.).. Virtual IP (VIP). DE. Virtual IP o IP Virtual constituye una dirección IP que no está conectada a un computador específico o tarjeta de red (NIC) de un dispositivo. Las VIPs son asignadas a dispositivos de red que se encuentran en el camino a. EC A. través del cual atraviesa el tráfico de la red. Todos los paquetes entrantes son dirigidos a la IP Virtual pero luego redirigidos a la interface de red del dispositivo balanceo de carga donde múltiples sistemas están albergando una aplicación común. Una dirección VIP podrá estar disponible aún si el equipo o NIC falla debido a que un equipo alterno o NIC alterna responderá a las conexiones.. BI. BL I. OT. receptor. VIP es usado frecuentemente en escenarios para brindar redundancia y. 12. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. . Virtual Private Network (VPN). de datos de forma confidencial, íntegra, auténtica y segura sobre una red pública.. AS. Una VPN constituye una red de comunicación privada usada para la transmisión. EM AT IC. El tráfico VPN es a menudo transportado sobre un medio de red altamente. inseguro, como Internet, por lo que se crea un canal seguro para la información confidencial y sensitiva a ser transmitida de un sitio a otro.. Para el establecimiento de la conexión, usualmente es necesario algún tipo de. software, sin embargo una vez establecida la conexión, la interacción con los. AT. dispositivos del sistema privado es como si se la estuviera realizando. presencialmente sin requerir ninguna clase de modificaciones del sistema operativo. Y. 1.3.2.. M. de la red. Virtualización De Plataforma. S. La virtualización de recursos como se ha podido explicar permite agrupar varios. CA. recursos para que éstos sean vistos como uno solo, o al revés, dividir un recurso en múltiples recursos independientes.. SI. Por otra parte la virtualización de plataforma, se encarga de brindar uno o más. FI. entornos computacionales aproximadamente iguales al de una máquina real (servidor o PC) con todos sus componentes necesarios: procesador, memoria, dispositivos de. AS. entrada y salida, etc. (de acuerdo a lo que se requiera), y sobre la cual se puede cargar. NC I. un software, sistema operativo, aplicaciones, etc. Así de esta manera, la tecnología de virtualización de plataforma permite a un equipo computacional funcionar como si éste fuera dos o más plataformas independientes,. CI E. cada uno de manera “no física” es decir “virtualizada”. Estos entornos son más comúnmente conocidos como máquinas virtuales o en inglés Virtual Machines (VM’s). Para dar lugar al funcionamiento a ésta técnica, las características del hardware físico. DE. deben ser recreadas a través del uso de software. Así cada uno de los entornos virtuales es provisto de una arquitectura básica, la misma que un computador físico genérico.. EC A. Esto es logrado por una capa de software llamada capa de abstracción. La Abstracción tanto en cuanto hace referencia a la virtualización, es la representación. BI. BL I. OT. de un set común de dispositivos hardware los cuales son enteramente basados en software. Es decir, se trata básicamente de software que luce y actúa como hardware. Así de esta manera, se permite la instalación de software en hardware que realmente no existe, hardware que está virtualizado. La virtualización de plataforma es aplicada en algunas líneas como virtualización de aplicaciones, escritorio y la que compete en el presente trabajo de investigación: la virtualización de servidores. 13. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. Virtualización de Aplicaciones.. AS. 1.3.2.1.. La virtualización de aplicaciones es aquella que busca separar el entorno de. EM AT IC. aplicación del sistema en sí. Para lograr esto, debe correr aplicaciones de servidor. de manera local, es decir que el equipo cliente empleará un sistema de. virtualización adecuado para ubicar aplicaciones y datos necesarios en lugar de realizar el proceso de instalación tradicional en cada cliente. Con esto, cada equipo. local empleará sus propios recursos para correr una aplicación que no se encuentra. AT. propiamente instalada en el cliente.. Para su funcionamiento las aplicaciones deben correr en un entorno virtual que. M. actúe como una capa entre la aplicación y el sistema operativo. Este entorno debe contener todos los componentes necesarios para ejecutar la aplicación, por. Y. ejemplo entradas de registros, archivos, objetos globales, entre otros.. S. En este tipo de virtualización las aplicaciones se consideran como servicios bajo. CA. demanda que emplean los recursos del cliente sin estar instalados en el mismo y que son independientes del sistema operativo en uso. Virtualización de Escritorio.. SI. 1.3.2.2.. FI. La virtualización de escritorio es aquella que permite la separación del medio de procesamiento y almacenamiento local del escritorio del usuario y la máquina. AS. personal que hace uso. Este tipo de virtualización da lugar a que el procesamiento y almacenamiento de los datos del usuario se lo realice en un servidor central que. NC I. virtualiza su escritorio.. Mediante esta técnica de virtualización, el usuario utiliza en lugar de su PC de. CI E. escritorio, un thinclient constituido de monitor, teclado y mouse para su interacción con el servidor. La experiencia obtenida por el usuario es orientada a que sea prácticamente la misma que si estuviera utilizando su computador personal. DE. estándar pero desde un dispositivo thinclient o similar. Es muy útil cuando las aplicaciones de usuario involucran tareas de contabilidad,. EC A. correo electrónico, procesadores de texto, y web browsers. Así de esta manera la compañía puede ahorrar recursos en la provisión de computadores personales cada vez más potentes y cuyo poder sería inutilizado en gran parte.. BI. BL I. OT. 1.3.2.3.. Virtualización de Equipos y Servidores. La virtualización de equipos y servidores es aquella que es capaz de correr una o varias máquinas virtuales sobre una única pieza de hardware. Es decir que, en términos generales, posibilita correr diversos equipos o servidores sobre un sistema anfitrión. 14. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. La limitación del número de equipos virtuales que se pueden correr. AS. simultáneamente viene dada por las capacidades de hardware y software del equipo anfitrión, se debe considerar que cada máquina virtual es lógicamente. EM AT IC. independiente del resto y debe acceder a una parte del hardware del equipo anfitrión.. Al ser independientes, estas máquinas virtuales pueden correr sus propios paquetes de aplicaciones sobre un sistema operativo propio sin correr el riesgo de. incompatibilidades con los paquetes de aplicaciones o el sistema operativo. AT. anfitriones.. Este tipo de virtualización es uno de los más importantes y usados, además de ser. M. el tipo de virtualización que se desarrollará en la presente investigacion, esto es debido a que es el único tipo de virtualización capaz de correr una máquina virtual Arquitectura general. S. 1.3.2.3.1.. Y. completa que pueda funcionar independientemente.. CA. Para poder presentar la arquitectura de este entorno computacional virtualizado, se presentará a continuación una comparación general de la. SI. organización básica de una plataforma computacional física con la virtualizada.. FI. organización de un sistema computacional corriendo una plataforma. AS. La constitución de un computador típico hace referencia a un conjunto de hardware (CPU, memoria, disco, dispositivos de red, etc.) sobre el cual es. NC I. instalado un sistema operativo (Windows®, GNU Linux, etc.) y una o más aplicaciones instaladas sobre dicho sistema.. BI. BL I. OT. EC A. DE. CI E. La figura 6. hace referencia a lo mencionado:. Figura 6. Constitución básica de un computador típico.. Por otro lado, dentro de un servidor o una PC que alberga una plataforma de virtualización, la constitución del sistema es diferente. Así, en una primera arquitectura virtualizada, el sistema operativo Host OS (que es 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. instalado directamente sobre el hardware real), posee una plataforma de. AS. virtualización instalada; dentro de ésta una o más máquinas virtuales son creadas.. EM AT IC. Cada máquina virtual actúa como un set separado de hardware y es capaz. de tener un sistema operativo - Guest OS- y aplicaciones instaladas en cada una de éstas de manera independiente. La figura 7. hace referencia a lo mencionado. Máquina Virtual. Máquina Virtual. Aplicaciones. Aplicaciones. Aplicaciones. Aplicaciones. Aplicaciones. de Software. de Software. de Software. de Software. de Software. de Software. Sistema Operativo. M. Sistema Operativo. AT. Aplicaciones. (Linux, Solaris, Windows, etc). (Linux, Solaris, Windows, etc) Hardware Virtual. Y. Hardware Virtual. S. Capa de Virtualización. CA. (Monitor de Máquina Virtual / Hypervisor) Sistema Operativo. SI. (Linux, Solaris, Windows, etc). FI. Hardware Físico. (CPU, Memoria, Discos, Red, etc). AS. Figura 7. Arquitectura 1 de una plataforma virtualizada.. NC I. Otro arreglo de un sistema computacional virtualizado es aquel en el cual la plataforma de virtualización es instalada directamente sobre el hardware físico. Esta forma de virtualización provee una plataforma sobre la cual. CI E. una o más máquinas virtuales pueden ser creadas, cada una capaz de tener su propio sistema operativo y aplicaciones instaladas. Esta arquitectura es. DE. mostrada en la figura 8.. Máquina Virtual. Máquina Virtual. Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones. BI. BL I. OT. EC A. de Software. de Software. de Software. Sistema Operativo. de Software. de Software. de Software. Sistema Operativo. (Linux, Solaris, Windows, etc) Hardware Virtual. (Linux, Solaris, Windows, etc) Hardware Virtual Capa de Virtualización. (Monitor de Máquina Virtual / Hypervisor) Hardware Físico (CPU, Memoria, Discos, Red, etc) Figura 8. Arquitectura 2 de una plataforma virtualizada.. 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. 1.3.2.3.2.. Virtual Machine (VM) o Máquina Virtual. AS. Como se ha podido mencionar anteriormente, una parte constitutiva de la arquitectura de virtualización de servidores es la llamada máquina virtual.. EM AT IC. Una máquina virtual es un entorno lógico creado dentro de un entorno. físico (equipo computacional) provisto de hardware virtualizado -no real-. necesario para permitir el funcionamiento eficiente de software instalado sobre éste tal como lo haría sobre el hardware real de un equipo físico.. El hardware virtual de una VM puede ser emulado e igual al hardware. AT. subyacente o puede emular a hardware estándar para su funcionamiento.. Así, estos entornos computacionales - VM´s - cuentan con todos sus. M. componentes necesarios virtualizados: procesador, memoria, dispositivos de entrada y salida, etc. (de acuerdo a lo que se requiera), y sobre la cual se Hypervisor o Virtual Machine Monitor (VMM). S. 1.3.2.3.3.. Y. puede cargar un software, sistema operativo, aplicaciones, etc.. CA. Otro componente fundamental de la arquitectura servidor virtualizado es una plataforma de virtualización sobre la cual se proporciona. SI. funcionamiento total a las máquinas virtuales; de una manera que el. FI. usuario pueda crear varias VM´s presentando a cada una de ellas una interfaz del hardware que sea compatible con el sistema operativo elegido.. AS. Este componente de abstracción es llamado Virtual Machine Monitor (VMM) o hypervisor.. NC I. Existen dos clases de hypervisor; así se tiene: el que corre directamente sobre el hardware físico de la máquina (figura 9), denominado tipo ‘Non. CI E. hosted’ o de traducción binaria, y el que corre sobre un sistema operativo. Figura 9. Hipervisor “Non hosted”o Bare Metal. BI. BL I. OT. EC A. DE. anfitrión – Host OS- denominado tipo ‘Hosted’ (figura 10).. 17. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) EM AT IC. AS. Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. M. AT. Figura 10. Hipervisor “Hosted”. Ambos tipos de hypervisor proveen dos funciones básicas. Primero,. Y. identifica ´traps´, maneja, gestiona y distribuye dinámicamente CPU,. S. memoria, red, almacenamiento y responde a operaciones de CPU. CA. protegidas o privilegiadas hechas por cada máquina virtual. Segundo, maneja el encolamiento, scheduling, y el retorno de los resultados a las. SI. solicitudes hechas al hardware desde las VM´s. Es decir, el VMM es la. FI. parte de ésta arquitectura de virtualización que se encarga de manejar los recursos del sistema principal exportándolos a la máquina virtual. Sistema Operativo Anfitrión (Host OS). AS. 1.3.2.3.4.. En la arquitectura de servidor virtualizado se puede encontrar. NC I. directamente sobre el hardware real un sistema operativo en el cual se da lugar a la instalación del hypervisor tipo ‘Hosted’. Este sistema es llamado. CI E. ‘Host OS‘ o sistema operativo anfitrión y constituye el sistema operativo principal del servidor.. 1.3.2.3.5.. Sistema Operativo Visitante (Guest OS). DE. Otro elemento fundamental en la arquitectura de servidor virtualizado es el sistema operativo de la máquina virtual. Las máquinas virtuales casi. EC A. siempre albergarán una instalación de un sistema operativo (GNU Linux,. BI. BL I. OT. 1.3.2.3.6.. Windows®, etc.) y sobre éstos aplicaciones. Estas instalaciones de sistema operativo son conocidas como Guest OS (sistema operativo visitante).. Hardware Real o físico Se tiene diferentes arquitecturas sobre las cuales se puede implementar servidores virtualizados como por ejemplo arquitecturas x86, x86-64, PowerPC, MIPS, SPARC, etc. Estas ofertas se las ha podido encontrar algunas variaciones, como soluciones de sistemas especializados de alto rango, rango medio y de alto, mediano y bajo costo. 18. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital. Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación - UNT. Indudablemente el hardware x86 es el de menor costo, motivo por el cual. AS. se ha tomado ventaja de ésta característica para el desarrollo tanto de. hypervisores específicos como de hardware especializado que permita dar. EM AT IC. a lugar a servidores virtualizados de alto rendimiento y bajo costo sobre hardware x86.. Es así que Intel y AMD han desarrollado extensiones de virtualización. para la arquitectura x86; éstos son los procesadores Intel VT o Vanderpool. y AMD-V o Pacífica. Los procesadores mencionados permiten dar soporte. AT. a virtualización de sistemas operativos no modificados (necesario en la paravirtualización), lo cual amplía las soluciones de virtualización asistida. M. por hardware.. El hardware real es fundamental en la determinación del hypervisor. Y. adecuado para su virtualización; existen distintas distribuciones de. S. hypervisor dependiendo de la plataforma subyacente que se utilice. Así por. CA. ejemplo para el caso de la arquitectura x86 se dispone de hypervisors como VMware (que puede correr sobre Windows®, Linux, Bare Metal),. 1.3.2.3.7.. FI. Linux, Bare Metal), etc.. SI. Hyper-V™ (que corre sobre Windows®) o Xen (que puede correr sobre Alternativas de Virtualización de Servidores posibles. AS. Existen diversas. implementaciones. de. virtualización. de. servidores, pudiéndose clasificar en cuatro diferentes categorías claramente. NC I. identificadas: Virtualización de Sistema Operativo, Virtualización Nativa o Híbrida, Virtualización Completa y Paravirtualización. Cada una de ellas. CI E. con sus ventajas y desventajas propias por lo que pueden resultar adecuadas o erróneas según la aplicación requerida.. 1.3.2.3.8.. Virtualización de Sistema Operativo.. DE. Este tipo de virtualización realiza una virtualización completa al nivel del. BI. BL I. OT. EC A. sistema operativo, creando múltiples instancias del mismo. Cada instancia o entorno virtual creado dispone de un ambiente propio con sus recursos de: memoria, CPU, ancho de banda, entre otros, previamente asignados. Por este motivo las aplicaciones que corran sobre una máquina virtual la considerarán como un sistema autónomo. Tiende a ser muy eficiente, llegando a velocidades cercanas a la nativa, además sólo se requiere de una única instalación de sistema operativo (en la máquina nativa) y es compatible con todo el hardware que el sistema operativo anfitrión soporte. 19. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Atribucion-No Comecial-CompartirIgual bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/.