Virtualización: Parte 1 — ¿Por qué es necesaria y cómo funciona?

La virtualización permite ejecutar en un mismo servidor físico varias máquinas virtuales (VM) independientes. Cada VM tiene su propio sistema operativo, sus discos e interfaces de red, mientras que CPU, memoria y almacenamiento del servidor físico se reparten entre ellas. Quien distribuye estos recursos y aísla las máquinas entre sí es el hipervisor.

Cómo está hecho el hipervisor

Los hipervisores modernos se apoyan en el soporte de virtualización por hardware del procesador: Intel VT-x y AMD-V en x86, extensiones de virtualización en ARM. Sin ello, las VM completas o no se ejecutan o funcionan con lentitud, por eso lo primero es comprobar que el soporte existe y está activado en el BIOS/UEFI del servidor.

Los hipervisores suelen dividirse en dos tipos.

• Primer tipo (bare-metal). El hipervisor se instala directamente en el servidor en lugar de un sistema operativo convencional y gestiona el hardware por sí mismo. Ejemplos: VMware ESXi, Xen, Microsoft Hyper-V. Esta opción se utiliza en centros de datos y salas de servidores.
• Segundo tipo (hosted). El hipervisor funciona como un programa dentro de un sistema operativo normal: VirtualBox, VMware Workstation, Parallels. Se elige para estaciones de trabajo, bancos de pruebas y tests.

KVM no encaja bien en este esquema. Es un módulo del kernel de Linux: una vez cargado, el propio kernel actúa como hipervisor, a la vez que sigue siendo el sistema operativo normal del host. Por eso KVM se clasifica unas veces como de primer tipo y otras como de segundo. En la práctica importa más otra cosa: el rendimiento de las VM sobre KVM se acerca al «bare metal», y sobre él se han construido Proxmox VE, la mayoría de las plataformas cloud y los sistemas de virtualización rusos.

Qué aporta la virtualización

• Consolidación. Varios servicios que no precisan un servidor entero pueden ejecutarse en un mismo host físico, cada uno en su VM. Menos servidores significa menor gasto en hardware, electricidad y espacio en rack.
• Aislamiento. Una falla o compromiso de una VM no afecta a las demás. Servicios distintos no entran en conflicto por versiones de librerías o configuraciones del SO.
• Despliegue rápido. Una nueva VM se crea desde una plantilla en minutos, sin comprar ni montar hardware.
• Instantáneas (snapshots). El estado de una VM se fija antes de una actualización o experimento; ante un fallo, se revierte la máquina en segundos. Una instantánea no reemplaza una copia de seguridad: se guarda en el mismo almacenamiento y desaparece con él.
• Copia de seguridad íntegra. La copia de una VM incluye sistema, aplicaciones y datos, por lo que la recuperación consiste en arrancar la máquina desde la copia.
• Migración en vivo. Una VM en funcionamiento se traslada a otro host sin detenerla, por ejemplo antes de realizar mantenimiento del servidor. Para ello hace falta un clúster de varios hosts y un almacenamiento común o replicable.
• Alta disponibilidad (HA). Si un host del clúster falla, sus VM se inician automáticamente en los restantes. Para un quórum fiable, el clúster necesita al menos tres nodos.

Máquinas virtuales y contenedores

Los contenedores son una segunda forma de aislamiento, y con frecuencia se confunden con la virtualización.

Los contenedores son de dos tipos:

• sistémicos (LXC) — parecidos a una VM ligera: dentro hay un sistema completo con init, servicios y usuarios. Proxmox VE puede ejecutarlos al mismo nivel que las VM;
• de aplicación (Docker, Podman) — en el contenedor hay una sola aplicación con sus dependencias, y el sistema se compone a partir de varios de estos contenedores.

Las tecnologías no se excluyen mutuamente. Esquema típico: en el servidor físico hay un hipervisor, en él varias VM, y dentro de las VM las aplicaciones se ejecutan en Docker. La VM aporta aislamiento y copias de seguridad sencillas; los contenedores, instalaciones reproducibles de aplicaciones.

Cuándo no se necesita virtualización

• Un servicio carga completamente el servidor y no hay qué consolidar.
• La aplicación necesita acceso directo al hardware con latencias mínimas. El passthrough de dispositivos a la VM (PCI passthrough) resuelve parte de estos casos, pero requiere soporte IOMMU (Intel VT-d, AMD-Vi) y complica el mantenimiento.
• La infraestructura está totalmente en la nube: allí la virtualización la gestiona el proveedor y ya estás alquilando VM.

Qué parte del ciclo leer

• Proxmox VE (parte 2) — plataforma lista con interfaz web, clúster y copias de seguridad, gratuita. Elección razonable para la mayoría de pequeñas empresas.
• VMware vSphere y ESXi (parte 3) — estándar corporativo de años pasados. Tras la compra por Broadcom — solo por suscripción; en Rusia las ventas y el soporte se suspendieron desde 2022. Leer si planeas una migración.
• KVM (parte 4) — la base de la virtualización en Linux; gestión mediante libvirt, sin plataforma lista.
• QEMU (parte 5) — emulador de dispositivos que trabaja junto a KVM y además emula arquitecturas de procesador distintas.
• Xen, XenServer y XCP-ng (parte 6) — el hipervisor abierto más antiguo de tipo 1 y las plataformas basadas en él.
• Hyper-V (parte 7) — el hipervisor de Microsoft para infraestructuras sobre Windows Server.