¿Qué es una máquina virtual?

¿Qué es una máquina virtual?

Una máquina virtual (VM) es un entorno digital que funciona como un recurso informático virtual en un servidor físico. Utiliza software para ejecutar e implementar aplicaciones en lugar de un sistema informático físico. Un servidor o host puede tener muchas máquinas virtuales, o invitados, ejecutándose al mismo tiempo. Cada máquina virtual tiene su propio sistema operativo, así como memoria, almacenamiento, CPU e interfaces de red que se ejecutan independientemente de cualquier otra máquina virtual en el host de hardware, por lo que un PC físico podría ejecutar una máquina virtual MacOS o Linux sin problemas, por ejemplo.

Las máquinas virtuales permiten disponer de varios sistemas operativos ejecutándose al mismo tiempo en un único ordenador. Cada máquina virtual se ejecuta independientemente de las demás y ofrece una experiencia de usuario final equivalente a la de utilizar una máquina no virtual o un único sistema operativo vinculado a una única máquina física. Los usuarios finales pueden utilizar aplicaciones en una máquina virtual igual que lo harían en su sistema informático de hardware dedicado. De hecho, la mayoría de los usuarios finales que acceden a sistemas informáticos de forma remota ni siquiera sabrían si están trabajando con una máquina virtual o con un sistema informático dedicado.

¿Cómo funcionan las máquinas virtuales?

Las máquinas virtuales se basan en la virtualización, una tecnología que permite que un único servidor físico o estación de trabajo informática albergue numerosos entornos virtuales. La máquina host utiliza una pieza de software denominada hipervisor para gestionar y separar los recursos de procesamiento, red y almacenamiento del host en un único grupo, para distribuirlos a cada máquina virtual según sea necesario.

Por ejemplo, si una máquina virtual se está ejecutando y el usuario (o la aplicación) le ordena que haga algo que requeriría más recursos de los que tiene actualmente, el hipervisor identificaría rápidamente la necesidad y reasignaría parte del grupo del host o de los recursos compartidos para satisfacer la demanda.

Dado que esencialmente actúan como un “ordenador dentro de un ordenador”, las máquinas virtuales permiten a las organizaciones disponer de docenas de sistemas informáticos separados en una sola máquina. Cada máquina virtual puede ejecutarse en una ventana de aplicación sobre el sistema operativo existente de la máquina host. Los usuarios pueden cambiar las configuraciones y llevar a cabo actualizaciones en el sistema operativo de una máquina virtual como lo harían en un ordenador dedicado. También pueden instalar o eliminar aplicaciones en la máquina virtual. Las máquinas virtuales incluyen una serie de archivos comunes, como registros, configuraciones, ajustes de NVRAM y un archivo de disco virtual.

¿Para qué sirve una máquina virtual?

La tecnología de virtualización existe desde hace mucho tiempo, pero las máquinas virtuales se han vuelto cada vez más comunes a medida que crecía la popularidad del trabajo remoto y el End User Computing. En la actualidad, las máquinas virtuales se utilizan por muchas razones, tanto en entornos on-premise como en la nube. Los casos de uso incluyen:

• Consolidación de servidores y optimización de hardware: esta es una de las razones más comunes por las que las organizaciones utilizan máquinas virtuales. Les permite reducir su huella física de hardware sin sacrificar la potencia informática y el acceso. Con las máquinas virtuales, no es necesario comprar servidores físicos ni estaciones de trabajo adicionales. Esto puede ayudar a las organizaciones a ahorrar en costes OpeEx del centro de datos, así como en costes CapEx de equipamiento. También optimiza la utilización del hardware, porque el hardware dedicado suele utilizar solo una fracción de sus recursos totales en un momento dado.
• Opciones adicionales de recuperación ante desastres: las máquinas virtuales pueden proporcionar capacidades de conmutación por error y redundancia que antes solo eran posibles mediante la compra de hardware adicional.
• Entornos de prueba/desarrollo/producción temporales o ad hoc: dado que las máquinas virtuales están separadas entre sí, pueden ser una buena opción para que DevOps pruebe una nueva aplicación o configure un entorno de producción rápido en un sandbox seguro cuando sea necesario. Si algo sale mal, no afectará en absoluto al sistema host.
• Aceleración de la migración de cargas de trabajo: las máquinas virtuales son muy flexibles y portátiles, lo que las convierte en buenas candidatas para hacer que la migración sea más rápida y eficiente.
• Creación de entornos informáticos híbridos: las máquinas virtuales facilitan a las organizaciones la colocación de cargas de trabajo tanto en la nube como on-premise, lo que ofrece cierto grado de flexibilidad sin dejar de aprovechar los sistemas tradicionales.

¿Qué tipos de máquinas virtuales existen?

Existen dos tipos básicos de máquinas virtuales:

Máquinas virtuales de sistema

Estas máquinas virtuales emulan un sistema informático completo, como hemos descrito en secciones anteriores. Están ubicadas en particiones aisladas de un servidor físico o estación de trabajo informática y tienen sus propios sistemas operativos, configuraciones, aplicaciones y servicios que se ejecutan de forma independiente unos de otros. Este tipo de máquina virtual requiere un hipervisor que asigne recursos a cada máquina virtual desde un único grupo compartido. Algunos ejemplos de máquinas virtuales de sistema incluyen Nutanix AHV, VMware Fusion y Xen, de código abierto.

Máquinas virtuales de proceso

A veces denominadas máquinas virtuales de aplicación o entornos de ejecución gestionados (MRE), las máquinas virtuales de proceso están configuradas para ejecutar temporalmente un único proceso como una aplicación (para ejecutar programas Java, por ejemplo, o Microsoft .NET Framework). Estas máquinas virtuales son esencialmente entornos de ejecución para ese proceso específico y no dependen de ninguna plataforma. Funcionan proporcionando un alto grado de abstracción que sirve para “ocultar” el sistema operativo del host y de otro hardware. Las máquinas virtuales de proceso son temporales, se crean cuando un usuario inicia el proceso específico y se destruyen una vez que ese proceso ha terminado.

Máquinas virtuales y cloud computing

Los proveedores de nubes públicas usan cada vez más la virtualización y las máquinas virtuales en busca de una mayor flexibilidad y escalabilidad en las cargas de trabajo, en un esfuerzo por ofrecer un mejor soporte a muy diferentes aplicaciones y en múltiples sistemas operativos.

Una máquina virtual en la nube funciona igual que una máquina virtual en un servidor en el centro de datos de una organización. La única diferencia es que la máquina virtual en la nube está alojada en el centro de datos de un proveedor de servicios en la nube en lugar de en el suyo.

Las máquinas virtuales en la nube suelen ser de uno de estos dos tipos:

Máquinas virtuales de un solo inquilino

Una máquina virtual de un solo inquilino está diseñada para ser utilizada por un único cliente (normalmente una organización). Estas máquinas virtuales pueden ser un host dedicado o una instancia dedicada.

• Cuando hablamos de host dedicado queremos decir que el cliente alquila toda la máquina física siendo la única entidad a la que se le permite utilizar el hardware, las máquinas virtuales, las aplicaciones, el software y todo lo demás que reside en el host. Este modelo de máquina virtual es el preferido por los clientes que desean la máxima flexibilidad y visibilidad del hardware, así como un control absoluto sobre dónde se ubican las cargas de trabajo.
• Las instancias dedicadas siguen ofreciendo aislamiento de otros clientes y control sobre la ubicación de las cargas de trabajo, pero no están vinculadas a una máquina física específica. El proveedor de servicios de nube le proporciona al cliente espacio dedicado en una máquina host, pero si se reiniciara la instancia, por ejemplo, podría aparecer en una máquina diferente y en una ubicación geográfica completamente distinta. Sin embargo, es probable que el cliente ni siquiera se diera cuenta, porque la experiencia y el rendimiento de la máquina virtual serían idénticos.

Máquinas virtuales multiinquilino

También denominadas máquinas virtuales públicas, las máquinas virtuales multiinquilino son compartidas por varios clientes en una infraestructura física multiusuario. Los datos de cada cliente están aislados de los de los demás, pero los clientes comparten un único conjunto de aplicaciones, bases de datos y recursos de servidor. Aunque no ofrece el mismo alto grado de separación y personalización que prefieren algunos clientes, es muy escalable y rentable, porque suele estar disponible a un menor precio que las máquinas virtuales de un solo inquilino. 

Ventajas de las máquinas virtuales

• Gestión, administración y mantenimiento más sencillos al reducir la cantidad de máquinas físicas que hay que actualizar, proteger, etc.
• Mejor utilización y eficiencia del hardware, ya que varias máquinas virtuales hacen un mejor uso de los recursos de un host de lo que lo haría una sola instancia.
• Reducción de los costes de migración, porque las máquinas virtuales se pueden usar para ejecutar aplicaciones tradicionales, de modo que no hay necesidad de migrarlas a entornos y sistemas operativos más nuevos.
• Reducción de los costes de hardware, gracias a la menor necesidad de máquinas físicas y hardware periférico. Esto también conlleva menores gastos operativos del centro de datos.
• Seguridad más potente gracias al aislamiento de las máquinas virtuales entre sí, lo que significa que, si una máquina virtual es atacada, no compromete a las demás máquinas virtuales en la misma máquina.
• Mayor flexibilidad y escalabilidad, ya que las máquinas virtuales son muy portátiles y pueden moverse, copiarse o reasignarse a distintos hosts según sea necesario.

Desventajas de las máquinas virtuales

Las máquinas virtuales ofrecen grandes ventajas con respecto a las máquinas host físicas, pero también presentan algunos problemas:

• Posible rendimiento inferior al de las máquinas físicas, según las configuraciones y la cantidad de máquinas virtuales utilizadas en un solo host.
• Muchas máquinas virtuales podrían verse afectadas negativamente si el host físico no funciona correctamente; un fallo puede tener implicaciones importantes cuando docenas de máquinas virtuales dependen del funcionamiento de un solo servidor.
• Proteger las máquinas virtuales puede suponer un desafío y requerir un alto grado de habilidad para gestionarlas.
• La consolidación de discos virtuales, o la fusión de archivos de disco de máquinas virtuales que se crearon después de que el sistema tomara instantáneas de la máquina virtual, puede ser compleja y difícil de gestionar.

¿Por qué las empresas deberían utilizar máquinas virtuales?

Las organizaciones utilizan máquinas virtuales por muchas razones interesantes, muchas de las cuales hemos cubierto en secciones anteriores. Si bien las máquinas virtuales se utilizaron inicialmente ya en la década de 1960 para aislar los datos de cada usuario que compartía un gran ordenador mainframe, hoy en día las empresas las emplean más para aumentar la utilización del hardware, reducir su huella de hardware físico y ahorrar en costes de equipos y operaciones físicas.

La infraestructura de escritorio virtual (VDI) también es un importante impulsor del uso de máquinas virtuales en las empresas. Las plataformas VDI permiten a los empleados acceder a sus escritorios desde ubicaciones y dispositivos remotos, una ventaja indudable a medida que los modelos de trabajo remoto e híbrido se vuelven cada vez más populares.

A medida que las organizaciones trasladan cada vez más cargas de trabajo a la nube, utilizan máquinas virtuales basadas en cloud para crear entornos híbridos y construir infraestructura junto a sus entornos tradicionales on-premise existentes.

Las ventajas de seguridad que ofrece el uso de máquinas virtuales es otro punto a favor, ya que las máquinas virtuales separadas proporcionan una capa adicional de protección en caso de infiltración en los sistemas.

Si a todas las demás ventajas añadimos un gran potencial de ahorro de costes y una escalabilidad extrema, queda claro por qué las máquinas virtuales se han convertido en componentes críticos en la infraestructura de TI de las empresas modernas.

¿Cómo puedo crear una máquina virtual?

Las organizaciones tienen muchas opciones a la hora de elegir una plataforma de virtualización. La mayoría de las plataformas ha simplificado los procesos para crear e implementar nuevas máquinas virtuales. De hecho, muchas soluciones vienen con prácticos asistentes o plantillas de configuración que facilitan y agilizan la puesta en marcha.

Aunque muchas plataformas de virtualización están diseñadas para empresas y ofrecen muchas funciones avanzadas y opciones de personalización, también puede encontrar plataformas de virtualización sencillas que no cuestan nada. Un ejemplo es VirtualBox de Oracle, de código abierto.

Contenedor vs Máquina Virtual

Las máquinas virtuales (VMs) y los contenedores son ambas tecnologías utilizadas en la virtualización, pero difieren en sus enfoques y propósitos.Una máquina virtual emula un sistema informático completo, incluido el sistema operativo, en una máquina host. Cada VM se ejecuta de manera independiente y está aislada del host y otras VM. Este aislamiento conlleva un coste de sobrecarga de recursos, ya que las VM requieren un sistema operativo dedicado y consumen más recursos del sistema.

Por otro lado, los contenedores ofrecen una alternativa más ligera y eficiente. Encapsulan aplicaciones y sus dependencias, compartiendo el kernel y los recursos del sistema operativo host. Los contenedores son portátiles y pueden ejecutarse de manera consistente en diversos entornos. A diferencia de las VM, ofrecen tiempos de inicio más rápidos y un menor consumo de recursos.

Mientras que las VM destacan en el aislamiento completo, los contenedores priorizan la eficiencia y la agilidad, lo que los hace especialmente adecuados para arquitecturas de microservicios y aplicaciones nativas de la nube que son escalables.

Contenedor Docker vs Máquina Virtual

Los contenedores Docker y las máquinas virtuales representan tecnologías de virtualización distintas, cada una con características únicas. Los contenedores Docker, conocidos por su diseño liviano y eficiente, encapsulan aplicaciones y sus dependencias, ejecutándolos en entornos aislados en un sistema host. Estos contenedores comparten el kernel del sistema operativo host, lo que permite implementaciones rápidas y un rendimiento consistente en diversos entornos. Reconocidos por su velocidad, eficiencia y escalabilidad, los contenedores Docker priorizan la virtualización centrada en la aplicación.

En contraste, las máquinas virtuales funcionan como emulaciones completas de computadoras físicas, incluidos sistemas operativos dedicados. Operando de manera independiente en un hipervisor, cada VM ofrece un aislamiento sólido del sistema host y otras VM. Las VM, al incluir un sistema operativo completo, tienden a ser más intensivas en recursos, lo que puede resultar en tiempos de inicio más largos en comparación con los contenedores.

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