Intro a la virtualización

Alberto Molina Coballes

IES Gonzalo Nazareno

5 de octubre de 2020

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Este documento incluye algunas partes de:El arte de virtualizar, de Miguel Vidal y José Castro.

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Índice

1 IntroducciónConceptos previos

2 Principales técnicas de virtualizaciónEmulaciónVirtualización completaVirtualización por hardwareParavirtualizaciónVirtualización ligeraOtros tipos de virtualización

3 Cuadro comparativo

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Introducción

Virtualización

Objetivo Aumentar el rendimiento del hardware disponibleincrementando el tiempo de procesamiento de unequipo, ya que habitualmente se desaprovecha granparte.

Método Instalar varios sistemas operativos en una mismamáquina real para que funcionen como máquinasvirtuales.

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¿Para qué se utiliza?

Consolidación de servidoresAislamiento e independencia de servicios y contenidosLaboratorio de pruebasMantenimiento de sistemas antiguosVirtualización de arquitecturas de las que no se disponeSistemas distribuidosHerramienta de aprendizajeCloud computing

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Ventajas e inconvenientes

Principales ventajas

Importante ahorroeconómicoSeguridadMayor aprovechamiento derecursosMigración en vivoImportante ahorroenergético

Principales inconvenientes

Muchos sistemas dependende un sólo equipo físicoPenalizaciones enrendimiento

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Conceptos de virtualización

Al sistema operativo que ejecuta el software devirtualización se le conoce como an�trión (host).I El an�trión controla el hardware real.

Al sistema operativo virtualizado se le conoce como invitadoo huésped (guest).I Puede haber varios huéspedes en un mismo an�trión.I Los huéspedes no deben interferir entre ellos ni con elan�trión.

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Conceptos de virtualización

Al software de virtualización se le llama:I Hipervisor.I Virtual Machine Manager (VMM).

El VMM o Hipervisor corre como parte del sistema operativodel an�trión (o es el an�trión)A una instancia del hardware virtualizado se la conoce comoMáquina Virtual o VM.Los sistemas operativos huéspedes corren dentro de unaVM.

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Hipervisores (I)

Los hipervisores permiten que diferentes sistemasoperativos, tareas y con�guraciones de software coexistanen una misma máquina física.Abstraen los recursos físicos de la máquina an�triona paralas distintas máquinas virtuales.Garantizan un nivel de aislamiento entre los invitados.Proporcionan una interfaz única para el hardware.

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Hipervisores (y II)

Hay dos clases de hipervisores:Tipo 1, nativo o bare-metal el hipervisor es una capa entre el

hardware y el sistema operativo.Al sistema operativo se le llama Dominio deControl, Dominio Principal o Dom0 y corresobre el hipervisor.Los huéspedes son Dominios Lógicos.

Tipo 2 o hosted el hipervisor es una capa de software que corresobre el sistema operativo an�trión.

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Extensiones de virtualización para x86

Desde 2005, Intel y AMD han añadido soporte hardware parala virtualización.Intel Virtualization Technology (VT) codename VanderpoolAMD Virtualization (AMD-V) codename Paci�caAñaden una funcionalidad especí�ca para permitir a loshipervisores un rendimiento mayor en virtualizacióncompleta.La virtualización completa es más sencilla de implementar.

¿Tiene estas extensiones mi CPU?

egrep --color ’(vmx|svm)’ /proc/cpuinfo

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Principales técnicas de virtuali-zación

Principales técnicas de virtualización

Emulación La máquina virtual simula un hardware completo yel SO huésped sin modi�car se ejecuta dentro de laVM.

Completa El sistema operativo an�trión simula el hardware(utilizando un hipervisor tipo II) y sobre él seejecutan los sistemas operativos huésped sinmodi�car

Por hardware o acelerada Extensión de la virtualizacióncompleta, que es más e�ciente al utilizar hardware(CPU) adaptado.

Paravirtualización Utiliza un hipervisor tipo I sobre el que seejecutan todos los dominios.

Contenedores o ligera El SO está modi�cado para permitirmúltiples procesos en diferentes espacios deusuario aislados unos de otros, cada uno con sucon�guración de red.

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Emulación

Hardware Convencional,además puedenemularse otrasarquitecturas.

Ejemplos QemuVentaja Facilidad de usoDefecto Bajo rendimiento

Utilización Ejecutar sistemassobre otrasarquitecturas (e.g.ARM sobre x86)

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Virtualización completa

Hardware ConvencionalHipervisor tipo IIEjemplos VMWare Server,

VirtualBox, ParallelsDesktop, Virtual PC

Ventaja Facilidad de usoDefecto Bajo rendimiento

Utilización Virtualización enequiposconvencionales

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Virtualización por hardware

Hardware Extensiones en CPU(Intel-VT, AMD-V)

Hipervisor tipo IEjemplos KVM, Xen HVM,

Hyper-VVentajas Alto rendimientoDefecto No sirve hw

convencionalUtilización Servidores/CPD

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Paravirtualización - I

Hardware Especí�coHipervisor tipo IEjemplos VMware ESX(i)Ventajas SO huésped no

modi�cado, altorendimiento

Defecto Poco hardwaresoportado

Utilización Servidores/CPD

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Paravirtualización - II

Hardware DependeHipervisor tipo IEjemplos Xen, Hyper-VVentajas Alto rendimientoDefecto SO modi�cado

Utilización Servidores/CPD

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Virtualización ligera o de Sistema Operativo

Hardware ConvencionalEjemplos Jails, Containers,

Virtuozzo, LXC, . . .Ventajas Alto rendimiento,

fácilimplementación

Defecto Aislamiento entrelos virtual host,todos los SOiguales.

Utilización Servidores/CPD

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Otros tipos de virtualización

Virtualización de bibliotecas: biblioteca Wine (subconjuntode la API de Win32 para poder ejecutar aplicacionesWindows)Virtualización de aplicación: entorno de ejecución virtual(con una API para la ejecución en diferentes plataformas).Ejemplo: Java Virtual Machine.Virtualización de escritorio: se implementa el escritoriocomo servicio. Ejemplo: SunVDI.

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Cuadro comparativo

Cuadro comparativo

Nombre Virtualización LicenciaEmu Comp Para Hw Cont

Qemu 3 7 7 7 7 LibreXen 7 7 3 3 7 LibreVirtualBox 7 3 7 7 7 MixtaLXC 7 7 7 7 3 LibreJails 7 7 7 7 3 LibreContainers 7 7 7 7 3 LibreKVM 7 7 7 3 7 LibreVMWare ESX(i) 7 7 3 7 7 PrivativaHyper-V 7 7 3 7 7 PrivativaXenServer 7 7 3 3 7 Libre?Virtuozzo 7 7 7 7 3 Privativa

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_platform_virtual_machines

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