¿Qué son los hipervisores?

El hipervisor, también conocido como monitor de máquina virtual (VMM), gestiona estas VM mientras se ejecutan una junto a la otra. Separa las máquinas virtuales entre sí desde el punto de vista lógico, asignando a cada una su propia porción de la potencia de cálculo, la memoria y el almacenamiento subyacentes. Esto evita que las máquinas virtuales interfieran entre sí, de modo que si, por ejemplo, un sistema operativo se bloquea o sufre un problema de seguridad, los demás sobreviven.

Antes de que los hipervisores se generalizaran, la mayoría de los ordenadores físicos sólo podían ejecutar un sistema operativo a la vez. Esto hacía que fuesen estables porque el hardware informático solo tenía que gestionar las solicitudes de ese único sistema operativo. La desventaja de este enfoque era que desperdiciaba recursos porque el sistema operativo no siempre podía utilizar toda la potencia del sistema.

Un hipervisor resuelve ese problema. Es una capa de software pequeña que permite que varias instancias de sistemas operativos se ejecuten juntas y compartan los mismos recursos informáticos físicos. Este proceso se denomina virtualización y las instancias del sistema operativo, denominadas virtual machines, son emulaciones de software de ordenadores físicos que se ejecutan en la máquina host.

El término máquina virtual a veces se utiliza indistintamente con servidor virtual, pero no son lo mismo. Los servidores virtuales también son posibles gracias a los hipervisores, que actúan como una capa entre el hardware físico y múltiples entornos virtuales únicos. Pero los servidores virtuales replican los servidores bare metal físicos para aplicaciones como servidores web, servidores de nombres de dominio, servidores proxy, etc. Por el contrario, las máquinas virtuales crean representaciones virtuales de ordenadores físicos.

Para obtener más información sobre la virtualización y cómo los hipervisores habilitan y gestionan las máquinas virtuales, consulte el siguiente vídeo.

Los hipervisores proporcionan la base para las prácticas modernas de virtualización y son cruciales para los centros de datos, el cloud computing y los entornos de escritorio.

Hoy en día, la virtualización es una práctica estándar en la infraestructura de TI empresarial y es la tecnología que impulsa la economía del cloud computing. El software de virtualización, incluidos los hipervisores, permite a los proveedores de servicios en la nube atender a los usuarios con el hardware de sus ordenadores físicos existentes. Los usuarios de la nube pueden comprar solo los recursos informáticos que necesitan, cuando sea necesario, y escalar esos recursos de manera rentable a medida que crecen sus cargas de trabajo.

Todos los principales proveedores de servicio en la nube, Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, IBM Cloud y Microsoft Azure, confían en la tecnología de virtualización para ofrecer servicios basados en la nube, como infraestructura como servicio (IaaS), software como servicio (SaaS) y plataforma como servicio (PaaS).

La tecnología de virtualización también es fundamental para la automatización y respalda la creación de flujos de trabajo de gestión de servicios de TI. Por ejemplo, la virtualización ayuda a automatizar tareas como la implementación y la configuración, y también puede ayudar con la seguridad y la eficiencia de los recursos.

Además, la tecnología de virtualización, como los hipervisores, es compatible con la hiperautomatización, es decir, el concepto de automatizar todo lo que se puede automatizar en una organización. Las organizaciones que adoptan la hiperautomatización buscan optimizar los procesos en todo su negocio mediante el uso de inteligencia artificial (IA), automatización de procesos robóticos (RPA) y otras tecnologías para funcionar sin intervención humana.

De acuerdo con un informe de Research and Markets, el mercado mundial de virtualización de centros de datos se estimó en 7300 millones de dólares en 2023 y se prevé que alcance los 21 100 millones de dólares en 2030, creciendo a una tasa compuesta anual del 16,3 % de 2023 a 2030.¹

Los siguientes son algunos de los principales beneficios que puede proporcionar un hipervisor:

• Eficiencia: los hipervisores ayudan a garantizar la máxima eficiencia de los recursos al permitir que varias máquinas virtuales utilicen el mismo hardware físico, optimizando así el uso de los recursos de hardware.

• Escalabilidad: los hipervisores pueden crear, implementar y retirar máquinas virtuales casi al instante. Esta capacidad permite a las organizaciones responder rápidamente a las cargas de trabajo cambiantes y satisfacer las demandas empresariales.

• Ahorro de costes: los hipervisores permiten ejecutar varias máquinas virtuales en una sola máquina física. Esta consolidación ahorra costes al reducir los gastos de hardware. También reduce la cantidad de energía consumida, lo que recorta los costes energéticos y ayuda a reducir la huella asociada a los centros de datos.

• Portabilidad: los hipervisores separan las virtual machines de las máquinas físicas, lo que facilita la migración de las virtual machines. Esta característica crea portabilidad y permite a los equipos de TI cambiar cargas de trabajo y asignar recursos entre máquinas o plataformas.

• Seguridad mejorada: los hipervisores aíslan las máquinas virtuales entre sí y de la máquina host, lo que reduce la superficie de ataque. Los hipervisores también pueden tomar instantáneas del estado de una máquina virtual, lo que permite a los usuarios restaurar la máquina virtual, crear una copia de seguridad o moverla a un host diferente.

• Recuperación ante desastres: en caso de desastre, los hipervisores ayudan a las organizaciones a evitar interrupciones al permitir la replicación rápida o clonación de una máquina virtual. Este soporte de recuperación ante desastres mejora significativamente la resiliencia del entorno y la continuidad del negocio.

Como se ha explicado, los hipervisores proporcionan una capa entre una máquina virtual y el hardware físico subyacente, lo que ayuda a garantizar que cada uno tenga acceso a los recursos físicos que necesita para ejecutarse.

El proceso comienza cuando la máquina host ejecuta un hipervisor e instala como una aplicación en la máquina, donde interactúa con el sistema operativo de la máquina host. A continuación, el hipervisor carga los sistemas operativos cliente de las máquinas virtuales, creando entornos virtuales aislados en las máquinas host.

El hipervisor actúa como intermediario entre las máquinas virtuales y el hardware físico, asignando recursos como memoria, ancho de banda y almacenamiento para cada máquina virtual. El hardware físico sigue gestionando la ejecución de los recursos. Por ejemplo, la unidad central de procesamiento (CPU) sigue ejecutando instrucciones de CPU según lo solicitado por las máquinas virtuales, mientras que el hipervisor administra la programación.

Tanto las máquinas físicas como las máquinas virtuales suelen comunicarse con el hipervisor a través de llamadas a la interfaz de programación de aplicaciones (API), protocolos que permiten que las aplicaciones de software se comuniquen entre sí para intercambiar datos.

Hay dos tipos principales de hipervisores: tipo 1 y tipo 2.

Un hipervisor de tipo 1 se ejecuta directamente en el hardware físico del ordenador subyacente, interactuando directamente con su unidad central de procesamiento (CPU), memoria y almacenamiento físico. Por esta razón, la gente también se refiere a los hipervisores de tipo 1 como hipervisores bare metal o nativos. Un hipervisor de tipo 1 toma el lugar del sistema operativo host.

Los hipervisores de tipo 1 son muy eficientes porque acceden directamente al hardware físico. Esta capacidad también aumenta su seguridad porque no hay nada entre ellos y la CPU que un atacante pueda comprometer. Sin embargo, un hipervisor de tipo 1 suele requerir una máquina de gestión independiente para administrar las distintas máquinas virtuales y controlar el hardware host.

Un hipervisor de tipo 2, también conocido como hipervisor integrado o alojado, no se ejecuta directamente en el hardware subyacente, sino que se ejecuta como una aplicación en un sistema operativo. Los hipervisores de tipo 2 rara vez aparecen en entornos basados en servidores, sino que son adecuados para usuarios de PC individuales que necesitan ejecutar diferentes sistemas operativos. Algunos ejemplos son los ingenieros, los profesionales de seguridad que analizan malware y los usuarios empresariales que necesitan acceder a aplicaciones que solo están disponibles en otras plataformas de software.

Los hipervisores de tipo 2 suelen incluir kits de herramientas adicionales para que los usuarios los instalen en el SO invitado. Estas herramientas proporcionan conexiones mejoradas entre el sistema operativo invitado y el sistema operativo host, normalmente permitiendo al usuario cortar y pegar entre los dos o acceder a los archivos y carpetas del sistema operativo host desde la máquina virtual invitada.

Un hipervisor de tipo 2 permite un acceso rápido y fácil a un sistema operativo invitado alternativo junto con el principal que se ejecuta en el sistema host, esta capacidad respalda la productividad del usuario final. Un consumidor podría usarlo para acceder a sus herramientas de desarrollo favoritas basadas en Linux mientras usa un sistema de dictado de voz que solo se encuentra en Windows, por ejemplo.

Sin embargo, debido a que un hipervisor de tipo 2 debe acceder a los recursos informáticos, de memoria y de red a través del sistema operativo host, introduce problemas de latencia que pueden afectar el rendimiento. También introduce posibles riesgos de seguridad si un atacante compromete el sistema operativo host porque podría manipular cualquier sistema operativo invitado que se ejecute en el hipervisor de tipo 2.

Los hipervisores de tipo 1 pueden virtualizar más que únicamente sistemas operativos de servidor. También pueden virtualizar sistemas operativos de escritorio para empresas que desean gestionar de forma centralizada sus recursos de TI de usuario final. Conocida como escritorio como servicio (DaaS), esta tecnología ofrece entornos completos de virtualización de escritorios, incluidos los sistemas operativos, las aplicaciones, los archivos y las preferencias de los usuarios desde la nube.

La integración de escritorios virtuales (VDI) permite a los usuarios trabajar en escritorios que se ejecutan dentro de máquinas virtuales en un servidor central, lo que facilita al personal de TI la administración y el mantenimiento de sus sistemas operativos.

En este entorno, un hipervisor ejecutará varios escritorios virtuales. Cada escritorio se encuentra en su propia VM, alojado en colecciones denominadas grupos de escritorios virtuales. Cada máquina virtual sirve a un único usuario que accede a ella a través de la red.

El endpoint del usuario puede ser un cliente ligero relativamente barato, o un dispositivo móvil. Esto les da la ventaja de un acceso coherente al mismo sistema operativo de escritorio. Pueden obtener los mismos datos y aplicaciones en cualquier dispositivo sin tener que mover datos confidenciales fuera de un entorno seguro.

Los usuarios no se conectan directamente al hipervisor. Lo que hacen es acceder a un agente de conexión que luego se coordina con el hipervisor para obtener un escritorio virtual adecuado desde el grupo.

Hoy en día, existen muchos hipervisores en el mercado. Estas son algunas de las principales soluciones propiedad de proveedores.

VMware ESXi (Elastic Sky X Integrated) es un hipervisor de tipo 1 (o bare-metal) dirigido a la virtualización de servidores en el centro de datos. ESXi administra colecciones de máquinas virtuales VMware.

Nota: Broadcom adquirió VMware en 2023 y ya no ofrece su versión gratuita de VMware ESXi (anteriormente parte de su oferta gratuita de virtualización de servidores virtuales VMware vSphere). Desde la adquisición, Broadcom ha hecho que VMware abandone las licencias perpetuas y las renovaciones de soporte y suscripción (SNS) y adopte un modelo de precios basado en suscripciones². VMware vSphere ha pasado a llamarse VMware vSphere Foundation (VVF), una plataforma de virtualización empresarial, disponible como oferta de software de suscripción de pago.

Este hipervisor es compatible con ordenadores de sobremesa y ordenador portátil con sistemas operativos Windows y Linux.

También para los usuarios de escritorio y ordenador portátil, este hipervisor es la oferta de la empresa centrada en macOS, que permite a los usuarios de Mac utilizar una amplia gama de sistemas operativos invitados. El VMware Fusion Pro es gratuito para uso personal y de pago para uso comercial.

Nota: VMware dejó de utilizar Workstation Player y VMware Fusion Player desde el inicio de VMware Workstation Pro y Fusion Pro³.

VirtualBox es un hipervisor de tipo 2 que funciona en los sistemas operativos Linux, Mac OS y Windows.

Nota: Oracle heredó este producto cuando compró Sun Microsystems en 2010.

Parallels Desktop es una tecnología de hipervisor que permite a los usuarios ejecutar sistemas operativos (como Linux o Windows) y otras aplicaciones en un Mac.

Hyper-V es el hipervisor de Microsoft diseñado para su uso en sistemas Windows. Se lanzó en 2008 como parte de Windows Server, lo que significa que los clientes necesitaban instalar todo el sistema operativo Windows para usarlo. Posteriormente, Microsoft puso a disposición una versión dedicada llamada Hyper-V Server, que se ejecutaba en Windows Server Core. Esto permitió a los administradores ejecutar Hyper-V sin instalar la versión completa de Windows Server. Hyper-V también está disponible en clientes Windows.

Microsoft designa Hyper-V como un hipervisor de tipo 1, a pesar de que se ejecuta de manera diferente a muchos competidores. Hyper-V se instala en Windows, pero se ejecuta directamente en el hardware físico, insertándose debajo del sistema operativo host. Todos los sistemas operativos invitados se ejecutan a través del hipervisor, pero el sistema host obtiene un acceso especial al hardware, lo que le da una ventaja de rendimiento.

Citrix Hypervisor (anteriormente Xen Server del proyecto de código abierto Xen) es un hipervisor comercial de tipo 1 compatible con los sistemas operativos Linux y Windows.

Las tecnologías de hipervisor de código abierto ofrecen rentabilidad, opciones de personalización y un fuerte apoyo de la comunidad. Los hipervisores de código abierto más populares son los siguientes.

Este hipervisor de tipo 1 de código abierto funciona con las arquitecturas Intel y ARM. Comenzó como proyecto en la Universidad de Cambridge y su equipo lo comercializó fundando XenSource, que Citrix compró en 2007⁴.

En 2013, el proyecto de código abierto se convirtió en un proyecto colaborativo dentro de Linux Foundation. Muchos proveedores de servicios en la nube utilizan Xen para impulsar sus ofertas de productos.

Xen admite varios tipos de virtualización, incluidos los entornos asistidos por hardware que utilizan Intel VT y AMD-V. También es compatible con la paravirtualización, que ajusta el sistema operativo huésped para que funcione con un hipervisor, lo que mejora el rendimiento.

KVM es un hipervisor de tipo 1 basado en Linux que se puede agregar a la mayoría de los sistemas operativos Linux, incluidos Ubuntu, SUSE y Red Hat Enterprise Linux (RHEL).

Linux también tiene capacidades de hipervisor integradas directamente en el kernel de Linux. La máquina virtual basada en kernel (KVM) se convirtió en parte de la línea principal del núcleo Linux en 2007 y complementa QEMU, un hipervisor que emula el procesador de la máquina física enteramente en software. Es compatible con los sistemas operativos Linux más comunes, incluidos Solaris y Windows.

KVM también admite extensiones de virtualización que Intel y AMD incorporaron en sus arquitecturas de procesador para trabajar mejor con los hipervisores. Estas extensiones, llamadas Intel VT y AMD-V respectivamente, permiten al procesador ayudar al hipervisor a gestionar varias máquinas virtuales. Cuando estas extensiones están disponibles, el kernel de Linux puede utilizar KVM. De lo contrario, vuelve a QEMU.

KVM también se puede descargar por sí solo o como parte de la solución gratuita de virtualización de código abierto oVirt.

Red Hat OpenShift Virtualization se basa en KubeVirt, un proyecto de código abierto que permite ejecutar máquinas virtuales en una plataforma de contenedores gestionada por Kubernetes. KubeVirt ofrece virtualización nativa de contenedores utilizando un KVM dentro de un contenedor Kubernetes.

OpenShift Virtualización crea instalaciones adicionales alrededor del hipervisor KVM. Estas características incluyen un administrador de virtualización que proporciona un sistema de administración centralizado con una interfaz gráfica de usuario basada en búsquedas. La solución también incluye tecnologías de virtualización seguras que fortalecen el hipervisor contra ataques dirigidos al host o a las máquinas virtuales. El hipervisor de Red Hat puede ejecutar muchos sistemas operativos, incluido Ubuntu.

Nota: Red Hat OpenShift Virtualization es el sucesor de Red Hat Enterprise Virtualization (RHV), que Red Hat anunció que dejará de dar soporte en 2026⁵.

Como se ha explicado, existen diferentes categorías de hipervisores y múltiples marcas de hipervisores dentro de cada categoría. Si desea elegir un hipervisor para su organización o para uso personal, estos son algunos factores que deberían guiar su elección:

• Rendimiento

• Ecosistema

• Herramientas de gestión

• Migración en vivo

• Coste

Busque datos de referencia que muestren el rendimiento del hipervisor en un entorno de producción. Lo ideal es que los hipervisores bare metal admitan un rendimiento del sistema operativo invitado cercano a las velocidades nativas.

Necesitará una buena documentación y soporte técnico para implementar y gestionar hipervisores en varios servidores físicos a escala. Además, busque una comunidad saludable de desarrolladores externos que puedan dar soporte al hipervisor con sus propios agentes, y complementos que ofrezcan capacidades, como el análisis de capacidad de copia de seguridad y restauración y la gestión de conmutación por error.

La ejecución de máquinas virtuales es una de las muchas cosas que debes gestionar al utilizar un hipervisor. Debe aprovisionar las máquinas virtuales, mantenerlas, auditarlas y limpiar las que estén en desuso para evitar la "proliferación de máquinas virtuales". Asegúrese de que el proveedor o la comunidad de terceros respalda la arquitectura del hipervisor con herramientas de gestión completas.

La migración en directo le permite mover máquinas virtuales entre hipervisores de diferentes máquinas físicas sin detenerlas, lo que puede resultar útil tanto para la conmutación por error como para el equilibrio de la carga de trabajo.

Considere la estructura de costes y tarifas involucrada en la concesión de licencias de tecnología de hipervisor. No solo piense en el coste del hipervisor. El software de gestión que lo hace escalable para admitir un entorno empresarial a menudo puede resultar costoso. Finalmente, examine la estructura de licencias del proveedor, que puede cambiar según si lo implementa en la nube o localmente.