La virtualización es un proceso que permite una utilización más eficiente del hardware físico de la computadora y es la base de la computación en la nube.

El software de virtualización crea una capa de abstracción sobre el hardware de la computadora que permite que los elementos de hardware de una sola computadora (procesadores, memoria, almacenamiento y más) se dividan en múltiples computadoras virtuales, comúnmente llamadas máquinas virtuales (VM). Cada máquina virtual ejecuta su propio sistema operativo (SO) y se comporta como una computadora independiente, aunque se ejecuta solamente en una parte del hardware informático subyacente existente.

A continuación, la virtualización permite utilizar el hardware de forma más eficiente y ofrece un mayor retorno de inversión del hardware de una empresa.

Hoy en día, la virtualización es una práctica estándar en la arquitectura de TI empresarial. También es la tecnología que impulsa la economía de la computación en la nube. La virtualización permite a los proveedores de la nube prestar servicios a los usuarios con su hardware informático físico existente. Permite a los usuarios de la nube comprar solo los recursos informáticos que necesitan cuando los necesitan, y escalar esos recursos de manera rentable a medida que aumentan sus cargas de trabajo.

Para obtener una visión general de cómo funciona la virtualización, vea nuestro video "Explicación de la virtualización":

La virtualización aporta varios beneficios a los operadores de centros de datos y proveedores de servicios:

• Eficiencia de recursos: antes de la virtualización, cada servidor de aplicaciones requería su propia CPU física dedicada. El personal de TI compraba y configuraba un servidor separado para cada aplicación que quería ejecutar (el personal de TI prefería una aplicación y un sistema operativo por computadora por motivos de confiabilidad). Invariablemente, cada servidor físico estaría infrautilizado. Por el contrario, la virtualización de servidores le permite ejecutar varias aplicaciones, cada una en su propia máquina virtual con su propio sistema operativo, en una sola computadora física (generalmente un servidor x86) sin sacrificar la confiabilidad. Esto permite la máxima utilización de la capacidad informática del hardware físico.
  
  
• Gestión más sencilla: reemplazar las computadoras físicas con máquinas virtuales definidas por software facilita el uso y la gestión de políticas escritas en software. Esto le permite crear flujos de trabajo de gestión de servicios de TI automatizados. Por ejemplo, las herramientas de configuración e implementación automatizadas permiten a los administradores definir colecciones de máquinas virtuales y aplicaciones como servicios, en plantillas de software. Como resultado, pueden instalar estos servicios sistemáticamente sin necesidad de la configuración manual lenta, complicada y propensa a errores. Los administradores pueden usar políticas de seguridad de virtualización para exigir ciertas configuraciones de seguridad según el rol de la máquina virtual. Las políticas pueden incluso aumentar la eficiencia de los recursos al retirar las máquinas virtuales no utilizadas para ahorrar espacio y potencia informática.
  
  
• Tiempo de inactividad mínimo: las fallas del sistema operativo y de las aplicaciones pueden causar tiempo de inactividad e interrumpir la productividad del usuario. Los administradores pueden ejecutar varias máquinas virtuales redundantes de forma paralela y la migración por error entre ellas cuando surjan problemas. La ejecución de varios servidores físicos redundantes es más cara.
  
  
• Aprovisionamiento más rápido: comprar, instalar y configurar hardware para cada aplicación requiere mucho tiempo. Siempre y cuando el hardware ya esté instalado, el aprovisionamiento de máquinas virtuales para ejecutar todas sus aplicaciones es significativamente más rápido. Incluso puede automatizarlo utilizando un software de gestión e incorporarlo a los flujos de trabajo existentes.

Para obtener una visión más detallada de los posibles beneficios, consulte "5 beneficios de la virtualización".

Varias empresas ofrecen soluciones de virtualización que cubren tareas específicas del centro de datos o situaciones de virtualización de desktop centradas en el usuario final. Los ejemplos más conocidos incluyen VMware, que se especializa en virtualización de servidores, desktop, redes y almacenamiento; Citrix, que tiene un nicho en la virtualización de aplicaciones, pero también ofrece virtualización de servidores y soluciones de desktop virtual; y Microsoft, cuya solución de virtualización Hyper-V viene con Windows y se enfoca en versiones virtuales de servidores y desktop.

Las máquinas virtuales (VM) son entornos virtuales que simulan una computación física en forma de software. Normalmente incluyen varios archivos que contienen la configuración de la máquina virtual, el almacenamiento del disco duro virtual y algunas instantáneas de la máquina virtual que conservan su estado en un momento determinado.

Para obtener una visión general completa de las máquinas virtuales, consulte "¿Qué es una máquina virtual?"

Un hipervisor es la capa de software que coordina las máquinas virtuales. Sirve como una interfaz entre la máquina virtual y el hardware físico subyacente, lo que garantiza que cada uno tenga acceso a los recursos físicos que necesita para ejecutarse. También garantiza que las máquinas virtuales no interfieran entre sí al afectar el espacio de memoria o los ciclos de cálculo de las demás.

Hay dos tipos de hipervisores:

• Los hipervisores de tipo 1 o "bare-metal" interactúan con los recursos físicos subyacentes, reemplazando por completo el sistema operativo tradicional. Suelen aparecer en escenarios de servidores virtuales.
• Los hipervisores de tipo 2 se ejecutan como una aplicación en un sistema operativo existente. Usados más comúnmente en dispositivos de punto final para ejecutar sistemas operativos alternativos, conllevan una sobrecarga de rendimiento porque deben usar el sistema operativo host para acceder y coordinar los recursos de hardware subyacentes.

"Hipervisores: una guía completa" proporciona una visión general completa de los hipervisores.

Hasta ahora, hemos analizado la virtualización de servidores, pero muchos otros elementos de la infraestructura de TI se pueden virtualizar para brindar ventajas significativas a los gerentes de TI (en particular) y a la empresa como un todo. En esta sección, cubriremos los siguientes tipos de virtualización:

• Virtualización de desktop
• Virtualización de red
• Virtualización de almacenamiento
• Virtualización de datos
• Virtualización de aplicaciones
• Virtualización del centro de datos
• Virtualización de CPU
• Virtualización de GPU
• Virtualización de Linux
• Virtualización en la nube

Virtualización de desktop

La virtualización de desktop le permite ejecutar varios sistemas operativos de desktop, cada uno en su propia máquina virtual en la misma computadora.

Hay dos tipos de virtualización de desktop:

• La infraestructura de desktop virtual (VDI) ejecuta varios desktop en máquinas virtuales en un servidor central y los transmite a los usuarios que inician sesión en dispositivos de cliente ligero. De esta manera, VDI permite que una organización proporcione a sus usuarios acceso a una variedad de sistemas operativos desde cualquier dispositivo, sin instalar sistemas operativos en ningún dispositivo. Vea "¿Qué es la infraestructura de desktop virtual (VDI)?" para una explicación más detallada.
• Virtualización de desktop local ejecuta un hipervisor en una computadora local, lo que permite al usuario ejecutar uno o más sistemas operativos adicionales en esa computadora y cambiar de un sistema operativo a otro según sea necesario sin cambiar nada sobre el sistema operativo principal.

Para obtener más información sobre desktops virtuales, consulte "Desktop como servicio (DaaS)".

Virtualización de red

La virtualización de redes utiliza software para crear una "vista" de la red que un administrador puede usar para administrar la red desde una única consola. Extrae elementos y funciones de hardware (por ejemplo, conexiones, conmutadores, enrutadores, etc.) y los abstrae en software que se ejecuta en un hipervisor. El administrador de la red puede modificar y controlar estos elementos sin tocar los componentes físicos subyacentes, lo que simplifica drásticamente la gestión de la red.

Los tipos de virtualización de red incluyen redes definidas por software (SDN), que virtualizan el hardware que controla el enrutamiento del tráfico de la red (llamado "plano de control"), y virtualización de funciones de red (NFV), que virtualiza uno o más dispositivos de hardware que proporcionan una función de red específica (por ejemplo, un firewall, un equilibrador de carga o un analizador de tráfico), lo que hace que esos dispositivos sean más fáciles de configurar, aprovisionar y gestionar.

Virtualización de almacenamiento

La virtualización del almacenamiento habilita todos los dispositivos de almacenamiento en la red, ya sea que estén instalados en servidores individuales o unidades de almacenamiento independientes, para acceder a ellos y administrarlos como un solo dispositivo de almacenamiento. Específicamente, la virtualización del almacenamiento agrupa todos los bloques de almacenamiento en un solo grupo compartido desde el cual se pueden asignar a cualquier VM de la red según sea necesario. La virtualización del almacenamiento facilita el aprovisionamiento de almacenamiento para las máquinas virtuales y aprovecha al máximo todo el almacenamiento disponible en la red.

Para ver más de cerca la virtualización del almacenamiento, consulte "¿Qué es el almacenamiento en la nube?"

Virtualización de datos

Las empresas modernas almacenan datos de múltiples aplicaciones, utilizando múltiples formatos de archivo, en múltiples ubicaciones, desde la nube hasta sistemas de hardware y software locales. La virtualización de datos permite que cualquier aplicación acceda a todos esos datos, independientemente de la fuente, el formato o la ubicación.

Las herramientas de virtualización de datos crean una capa de software entre las aplicaciones que acceden a los datos y los sistemas que los almacenan. La capa traduce la solicitud o consulta de datos de una aplicación según sea necesario y devuelve resultados que pueden abarcar varios sistemas. La virtualización de datos puede ayudar a romper los silos de datos cuando otros tipos de integración no son factibles, deseables o accesibles.

Virtualización de aplicaciones

La virtualización de aplicaciones ejecuta el software de la aplicación sin instalarlo directamente en el sistema operativo del usuario. Esto difiere de la virtualización de desktop completa (mencionada anteriormente) porque solo la aplicación se ejecuta en un entorno virtual. El sistema operativo del dispositivo del usuario final se ejecuta como de costumbre. Hay tres tipos de virtualización de aplicaciones: 

• Virtualización de aplicaciones locales: toda la aplicación se ejecuta en el dispositivo de punto final, pero se ejecuta en un entorno de tiempo de ejecución en lugar de en el hardware nativo.
• Transmisión de aplicaciones: la aplicación vive en un servidor que envía pequeños componentes del software para que se ejecuten en el dispositivo del usuario final cuando sea necesario.
• Virtualización de aplicaciones basada en servidor: la aplicación se ejecuta completamente en un servidor que envía solo su interfaz de usuario al dispositivo cliente.

Virtualización del centro de datos

La virtualización del centro de datos abstrae la mayor parte del hardware de un centro de datos en software, lo que permite a un administrador dividir un solo centro de datos físico en varios centros de datos virtuales para diferentes clientes.

Cada cliente puede acceder a su propia infraestructura como servicio (IaaS), que se ejecutaría en el mismo hardware físico subyacente. Los centros de datos virtuales ofrecen un acceso fácil a la computación basada en la nube, lo que permite que una empresa configure rápidamente un entorno de centro de datos completo sin comprar hardware de infraestructura.

Virtualización de CPU

La virtualización de CPU (unidad central de procesamiento) es la tecnología fundamental que hace posibles los hipervisores, las máquinas virtuales y los sistemas operativos. Permite que una sola CPU se divida en varias CPU virtuales para su uso por varias máquinas virtuales.

Al principio, la virtualización de la CPU estaba completamente definida por software, pero muchos de los procesadores actuales incluyen conjuntos de instrucciones ampliados que admiten la virtualización de la CPU, lo que mejora el rendimiento de la máquina virtual.

Virtualización de GPU

Una GPU (unidad de procesamiento gráfico) es un procesador especial de múltiples núcleos que mejora el rendimiento informático general al hacerse cargo del procesamiento gráfico o matemático de alta resistencia. La virtualización de GPU permite que varias máquinas virtuales utilicen toda o parte de la potencia de procesamiento de una sola GPU para agilizar las aplicaciones de vídeo, inteligencia artificial (IA) y con un uso intensivo de gráficos o matemáticas.

• Las GPU de paso permiten que toda la GPU esté disponible para un único sistema operativo invitado.
• Las vGPU compartidas dividen los núcleos de GPU físicos entre varias GPU virtuales (vGPU) para su uso en las máquinas virtuales basadas en el servidor.

Virtualización de Linux

Linux incluye su propio hipervisor, llamado máquina virtual basada en kernel (KVM), que admite las extensiones de procesador de virtualización de Intel y AMD para que pueda crear máquinas virtuales basadas en x86 desde un sistema operativo host Linux.

Como sistema operativo de código abierto, Linux es altamente personalizable. Puede crear máquinas virtuales que ejecuten versiones de Linux adaptadas a cargas de trabajo específicas o versiones de seguridad reforzada para aplicaciones más sensibles.

Virtualización en la nube

Como se señaló anteriormente, el modelo de computación en la nube depende de la virtualización. Al virtualizar servidores, almacenamiento y otros recursos físicos del centro de datos, los proveedores de computación en la nube pueden ofrecer una variedad de servicios a los clientes, incluidos los siguientes: 

• Infraestructura como servicio (IaaS): recursos de servidor, almacenamiento y red virtualizados que puede configurar en función de sus requisitos.  
• Plataforma como servicio (PaaS): herramientas de desarrollo virtualizadas, bases de datos y otros servicios basados en la nube que puede utilizar para crear sus propias aplicaciones y soluciones basadas en la nube.
• Software como servicio (SaaS): aplicaciones de software que utiliza en la nube. SaaS es el servicio basado en la nube que más se abstrae del hardware.

Si desea obtener más información sobre estos modelos de servicios en la nube, consulte nuestra guía: "IaaS frente a PaaS frente a SaaS."

La virtualización de servidores reproduce una computadora completa en hardware, que luego ejecuta un sistema operativo completo. El sistema operativo ejecuta una aplicación. Es más eficiente que no tener ninguna virtualización, pero continúa duplicando código y servicios innecesarios para cada aplicación que desee ejecutar.

Los contenedores adoptan un enfoque alternativo. Comparten un kernel de sistema operativo subyacente, solo ejecutan la aplicación y las cosas de las que depende, como bibliotecas de software y variables de entorno. Esto hace que los contenedores sean más pequeños y más rápidos de implementar.

Para obtener una visión general completa de los contenedores y la contenerización, lea "Contenedores: una guía completa" y "Contenerización: una guía completa".

Vea la publicación del blog "Contenedores frente a máquinas virtuales: ¿cuál es la diferencia?" para una comparación más detallada.

En el siguiente video, Sai Vennam describe los fundamentos de la contenerización y compara su uso con la virtualización mediante máquinas virtuales:

VMware crea software de virtualización. VMware comenzó ofreciendo solo virtualización de servidores: su hipervisor ESX (ahora ESXi) fue uno de los primeros productos de virtualización comercialmente exitosos. Hoy, VMware también ofrece soluciones para la virtualización de redes, almacenamiento y desktop.

Para obtener una descripción más detallada de todo lo relacionado con VMware, consulte "VMware: una guía completa ".

La virtualización ofrece algunos beneficios de seguridad. Por ejemplo, las máquinas virtuales infectadas con malware se pueden revertir a un punto en el tiempo (llamado instantánea) cuando la máquina virtual no estaba infectada y era estable; también se pueden borrar y volver a crear más fácilmente. No siempre puede desinfectar un sistema operativo no virtualizado, porque el malware a menudo está profundamente integrado en los componentes centrales del sistema operativo y persiste más allá de las reversiones del sistema.

La virtualización también presenta algunos desafíos de seguridad. Si un atacante pone en peligro un hipervisor, es posible que posea todas las máquinas virtuales y los sistemas operativos invitados. Debido a que los hipervisores también pueden permitir que las máquinas virtuales se comuniquen entre sí sin tocar la red física, puede ser difícil ver su tráfico y, por lo tanto, detectar actividad sospechosa.

Un hipervisor de tipo 2 en un sistema operativo host también es susceptible a brechas del sistema operativo host.

El mercado ofrece una gama de productos de seguridad de virtualización que pueden escanear y parchear máquinas virtuales en busca de malware, cifrar discos virtuales completos de máquinas virtuales y controlar y auditar el acceso a las máquinas virtuales.