La Virtualización de Sistemas Operativos (S.O.) consiste básicamente en poder compartir en un mismo Hardware varios Sistemas Operativos funcionando de forma totalmente independiente. Esto se realiza mediante un software de virtualización, de los cuales hay muchos en el mercado informático y existen varias alternativas tanto libres como privativas, todas con distintos niveles de dificultad en cuanto a la instalación, configuración y uso, y documentación disponible tanto para Administradores TI y Especialistas TI como para usuarios normales con conocimientos básicos o intermedios de sus respectivos sistemas operativos y demás tecnologías de la información.

Entre todos los software de virtualización disponibles destaca VirtualBox. VirtualBox es multi-plataforma, multi-lenguaje, puede ser usado fácilmente como solución empresarial u hogareña, y es un software de código abierto que posee una enorme cantidad de funciones y un excelente rendimiento.

Permitiéndonos así poder virtualizar casi cualquier S.O. (huésped) privativo o libre desde nuestro S.O. (anfitrión), en nuestro caso, GNU/Linux y lograr en consecuencia el poder probar casi cualquier S.O. sin necesidad de disponer de un disco duro dedicado a ello, es decir, sin instalarlo directamente sobre el Disco Duro sino sobre el S.O. (anfitrión). Y que actualmente va por su versión 6, que ha sido liberada recientemente.

Virtualización con VirtualBox: Introducción

Introducción

Seamos administradores TI y especialistas TI o un simple usuario de GNU/Linux u algún otro S.O. libre o privativo, aprender sobre virtualización, es algo de imprescindible necesidad ya que nos permite expandir nuestras posibilidades y capacidades dentro de nuestra plataforma (ordenador/red) actual.

Aprender a virtualizar fundamentalmente nos ayuda a desmitificar un paradigma muy arraigado sobre los usuarios de ordenadores que es: "No puedo probar y usar otros sistemas operativos alternativos al que uso porque no sé como instalarlo y usarlo, y puedo dañar mi presente sistema operativo y verme obligado a formatear nuevamente".

VirtualBox: Virtualización de Sistemas Operativos sobre GNU/Linux

Debido a esto, en esta publicación primera parte de dos (2) nos centraremos en explicar profundamente que es la Virtualización y que es VirtualBox, y en la segunda parte "¿Cómo se instala, configura y usa VirtualBox 6? resaltando las "Mejores Practicas" para obtener el mejor uso de esta aplicación sobre todo en sistemas operativos GNU/Linux.

Y así lograr demostrar a escépticos e incrédulos que no es cierto ese viejo paradigma, y que solo es desconocimiento o falta de experiencia técnica, y que con solo unos pequeños “Tips” podemos realizar fácilmente esas operaciones técnicas reservadas, por lo general para personas expertas como administradores TI o especialistas TI.

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Qué es la Virtualización

Introducción a la Virtualización

Los administradores TI o especialistas TI suelen procurar estar al día con respecto a los cambios ocurridos en su área, es decir, las tecnologías de software/hardware tanto como para su desarrollo profesional como para mejorar la productividad en la organización donde trabaja y ha su vez facilitar y mejorar su propio trabajo diario. Mientras que un usuario normal, por lo general casero (hogareño) que usa un determinado S.O. suele querer aprender a usar o usar las bondades de otro S.O. conocido o no, sin necesidad de tener que recurrir a formatear su ordenador.

Virtualización con VirtualBox: Contenido

Una de estas tecnologías es la virtualización de sistemas operativos, que consiste básicamente en poder compartir en un mismo hardware varios sistemas operativos funcionando de forma totalmente independiente. La tecnología actual de hardware ha hecho evolucionar mucho a esta tecnología, es decir, las aplicaciones que la soportan, lo que hoy en día nos permite operar un o unos Sistema(s) Operativo(s) distinto(s) al nuestro y sobre el nuestro, con prácticamente la misma potencia real y a veces hasta igual o superior a como si estuviese instalado directamente sobre nuestro hardware.

Virtualización de Sistemas Operativos

En el área de la Tecnología de la Información (TI) suelen darse cambios muy rápidos, que por lo general no nos da tiempo a asimilar los mismos en el tiempo apropiado. Uno de éstos cambios suele ser frecuentemente la virtualización de sistemas operativos, que suele ser un coto cerrado para administradores TI o especialistas TI avanzados.

La virtualización de sistemas operativos cambia constantemente el modelo de administración de los sistemas y servidores para los SysAdmin y DevOps. Pero actualmente la virtualización de sistemas operativos está al alcance de cualquier usuario con básicos o medianos conocimientos informáticos.

El concepto de virtualización como tal puede significar muchas cosas, pero aplicado a los sistemas operativos, la virtualización consiste básicamente en poder compartir una misma infraestructura de hardware para la instalación y ejecución de varios sistemas operativos, funcionando de forma totalmente independiente.

Virtualización con VirtualBox: Contenido

Es decir, que teniendo un mismo host (servidor) con un único conjunto de recursos de hardware (discos duros, procesadores, memorias RAM, entre otros, podamos disponer de varias instalaciones de iguales o distintos S.O. (Windows, Linux u otros), funcionando en paralelo, totalmente independientes los unos de las otros.

Este efecto nos da muchas ventajas entre otros que exploraremos más adelante, tales como, si un S.O. se detiene (congela) o tiene problemas, los otros ni se enteran y hasta podrían re-aprovechar los recursos de velocidad de proceso que quedarían liberados.

Ventajas y Desventajas de la Virtualización de Sistemas Operativos

Ventajas:

  • Ahorro de costes: En las organizaciones la virtualización se hace atractiva debido a esta ventaja, debido a que un buen equipo permite virtualizar muchos más. Además de favorecer el ahorro en el aspecto energético y de espacio.
  • Compatibilidad de programas: En organizaciones u hogares la virtualización permite usar un programa inexistente o incompatible con nuestra plataforma (ordenador/red) actual. Solución que nos ahorrar problemas de incompatibilidad o tiempo de búsqueda y re-aprendizaje de programas equivalentes.
  • Clonación y Migración de sistemas en caliente: En las organizaciones la virtualización es fundamental debido a esta ventaja, que permite ahorrar tiempo y trabajo gracias a la facilidad de administración o de clonación de los Discos Duros Virtuales (DDV), de forma manual u automatizada. Y añadiendo portabilidad al proceso, debido a la posibilidad de migración en caliente de las Máquinas Virtuales (MV) creadas sin tener pérdida de servicio de un Host (Servidor físico) a otro, eliminando así la necesidad de paradas planificadas por mantenimiento de los mismos.
  • Entornos de prueba: En organizaciones u hogares la virtualización facilita el ambiente de experimentación y desarrollo del software futuro útil y necesario.
  • Aislamiento y Seguridad: En las organizaciones la virtualización se hace indispensable debido a esta ventaja, debido a que las Máquinas Virtuales (MV) creadas son totalmente independientes entre sí. Por tanto un fallo en una tienden ha afectar únicamente a esa MV, mientras el resto de las MV seguirán funcionando normalmente. Y permitiendo que cada MV tenga un acceso privilegiado (root o administrador) independiente, creando diferentes niveles de seguridad y privacidad en cada uno, maximizando la posibilidad de que un ataque de seguridad en una MV solo afecte a esa misma MV.
  • Flexibilidad y agilidad: Podemos crear las máquinas virtuales con las características de CPU, Memoria, Disco y Red que necesitemos, sin necesidad de adquirir un ordenador con esas características. Además, la creación de una máquina virtual es un proceso muy rápido, básicamente la ejecución de un comando. Por tanto, si necesitamos un nuevo servidor lo podremos tener casi al instante, sin pasar por el proceso de compra, configuración, entre otros.
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Desventajas:

  • Rendimientos inferiores: Suelen darse casos donde varios de S.O. virtualizados y ejecutados a la vez nunca alcanzan los mismos niveles de rendimiento que suelen obtener al estar directamente instalados sobre el hardware. Y esto suele darse debido a que el software de virtualización introduce una capa intermedia en la gestión del Hardware para gestionar las peticiones de acceso y la concurrencia al mismo. Por ende, cada Software de virtualización ofrece diferentes niveles de rendimiento a diferentes S.O. en operaciones similares.
  • Limitaciones de Hardware: Cada Hipervisor tiene su propio rango o lista de Hardware gestionable o soportado. Igualmente pasa con los Software de Virtualización que pueden imponernos una serie de dispositivos virtuales como Tarjetas de Vídeo y Red de las que no podremos ampliar.
  • Proliferación de Máquinas Virtuales: El uso indiscriminado e innecesario de MV por el ahorro consecuente en la compra de HW, puede traer como efecto colateral: Un aumento del trabajo en la administración de los sistemas y servidores funcionales, la gestión de licencias y riesgos de seguridad, y un aumento en términos de uso por ocupación de recursos, principalmente espacio en Disco, Memoria RAM y Procesadores (Capacidad de procesamiento) dentro del Host anfitrión (Servidor físico).
  • Centralización de Máquinas Virtuales: El uso indiscriminado e innecesario de MV por el ahorro consecuente en la compra de HW, también puede traer otro efecto colateral: Que una avería o falla dentro del Host anfitrión (Servidor físico) afecte a todas las MV alojadas en él. O se desconcentran las MV en diferentes Host anfitriones o se realiza un gasto extra de dinero en adoptar soluciones de alta disponibilidad como clustering y replicación para evitar caídas de servicio de múltiples servidores con una única avería.
  • Portabilidad de Máquinas Virtuales: El uso no planificado y racional de distintos software de virtualización en una misma plataforma puede traer el efecto colateral de no haber una uniformidad o estandarización de los formatos de las MV creadas, afectando la portabilidad de las mismas entre los distintos software de virtualización en la misma plataforma. Elegir el S.O. base del Host anfitrión también es una decisión importante en entornos Institucionales o Corporativos. Preveyendo el futuro interés o necesidad de migrar en el futuro.
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El Hipervisor como Plataforma de Virtualización

Un Hipervisor también conocido como Monitor de Máquina Virtual (Virtual Machine Monitor – VMM), no es más que una Plataforma de Virtualización que permite utilizar, a la vez, múltiples sistemas perativos en un host anfitrión (Servidor físico). Actualmente los Hipervisores se pueden clasificar en dos tipos:

  • Tipo 1 (Nativo, Bare-metal): Estos Hipervisores son una solución de Software ejecutado directamente sobre el hardware real del Host anfitrión (Servidor físico) para controlar el hardware y monitorizar los múltiples sistemas operativos virtualizados. Los sistemas virtualizados se ejecutan en otro nivel por encima del Hipervisor.

Algunos de los Hipervisores de Tipo 1 más conocidos son los siguientes:

  1. Citrix XenServer
  2. Citrix Hypervisor
  3. Microsoft Hyper-V Server
  4. Promox VE
  5. VMware: ESX / ESXi / ESXi Free / vSphere Hypervisor
  6. Xen
  7. Xtratum

Los Hipervisores de tipo 1 a su vez pueden ser de dos tipos:

  1. Monolíticos: Son aquellos Hipervisores que emulan el HW para sus MV. Este funcionamiento obliga a desarrollar controladores específicos para el Hipervisor de cada componente de HW.
  2. De Microkernel: Son aquellos Hipervisores que se reducen a una capa de SW muy sencilla, cuya única funcionalidad es la de particionar el sistema físico entre los diversos sistemas virtualizados. Con esta manera de funcionar los Hipervisores de Microkernel no requieren de controladores específicos para acceder al HW.
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  • Tipo 2 (Hosted): Estos Hipervisores son una solución de Software que se ejecuta sobre un S.O. convencional (Linux, Windows, Mac OS) para virtualizar otros Sistemas Operativos. De esta forma la virtualización se produce en una capa más alejada del HW si lo comparamos con los Hipervisores de tipo 1. Lógicamente esto hace que el rendimiento sea menor en los Hipervisores de Tipo 2.

Algunos de los Hipervisores de Tipo 2 más utilizados son los siguientes:

  1. Bhyve
  2. Gnome Boxes
  3. Kernel-based Virtual Machine (KVM)
  4. VMware: Workstation, Server, Player y Fusion
  5. Microsoft: Virtual PC, Virtual Server
  6. Parallels Desktop
  7. QEMU
  8. Red Hat Enterprise Virtualization
  9. Sandboxie
  10. VMLite
  11. Virt-Manager
  12. VirtualBox
  13. Virtuozzo Hypervisor

En algunas literaturas suele mencionarse la Virtualización híbrida que como dice su nombre consiste en implementar dentro de un mismo Host físico los 2 tipos de virtualización de sistemas operativos antes comentados.

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Otras tecnologías de virtualización conocidas que vale la pena mencionar son aquellas muchas veces relacionadas con la nube o los Contenedores. Entre esas están:

Nube

  1. Amazon Web Services (AWS)
  2. IBM PowerVM
  3. Oracle VM
  4. Windows Azure

Contenedores

  1. Docker
  2. Kubernetes
  3. Linux-VServer
  4. LXC
  5. Openvz
  6. Panamax
  7. RKT
  8. Singularity
  9. Vagrant
  10. Windows Container

Determinar qué tipo de Tecnología de Virtualización es mejor depende de las necesidades y el modelo de negocio de una Organización y de las capacidades de su Personal TI (Ingenieros, Sysadmins, DevOps). Sin embargo, tenga en cuenta que un Hipervisor de tipo 1 es más rápido que un Hipervisor de tipo 2, ya que el primero se comunica directamente con el HW del Servidor. Un Hipervisor de tipo 1 no tiene que lidiar con el S.O. y varias capas que normalmente reducen las capacidades de los Hipervisores alojados.

Esto significa que con un Hipervisor de tipo 1 obtendremos un mejor rendimiento, escalabilidad y estabilidad. Pero, en contra, tenemos que con este tipo de tecnología de virtualización el HW soportado es más limitado ya que normalmente es construido con un conjunto limitado de controladores y es mas compleja su implementación.

Los Hipervisores tipo 2 son más populares y conocidos por el publico general y ha acelerado el movimiento de virtualización. Estos Hipervisores son compatibles con una amplia matriz de HW, ya que utilizan la virtualización basada en software. Por ejemplo, un Hipervisor tipo 2 se puede instalar en una computadora portátil mucho más fácil que un Hipervisor de tipo 1. Además, los Hipervisores tipo 2 son más fáciles de configurar ya que funcionan directamente con un S.O.

Historia de la Virtualización de Sistemas Operativos

Virtualizar ha sido considerado históricamente y de manera general como tomar algo en cierto estado y hacer parecer que se encuentra en otro estado diferente. A partir de ello, en el ámbito tecnológico e informático dos aproximaciones han ido evolucionando: a) Virtualización: Hacer parecer que un computador se trata de múltiples computadores y no solamente de uno, y b) Computación en Malla: Lograr que múltiples computadores sean uno sólo (Grid Computing / Server Aggregation).

En la época de los Mainframes, el compartir los recursos del mismo eficientemente tenía más importancia que el rendimiento en la rapidez de los resultados. Así es como nació la virtualización, con la necesidad de particionar recursos de disco, memoria y capacidad de cómputo.

La creación de particiones, es decir, Máquinas Virtuales (MV) en los mismos hacia posible acoger una instancia de un S.O., comunicarse a través de red, usar sus recursos o utilizar los del resto en el que caso de que no estén ocupados, se podrían tomar imágenes de su estado, o incluso ser migradas entre distintos servidores que las alojaran.

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En resumen, a lo largo de la historia con referencia a la virtualización se puede destacar lo siguiente:

  • Surge aproximadamente desde hace cinco (5) o seis (6) décadas: En grandes centros de cálculo, tanto bancarios como militares y universitarios.
  • El Proyecto Atlas tuvo especial importancia en el ámbito de la Virtualización: Sus Ordenadores usaron características novedosas para la época que venían a solucionar graves problemas surgidos del uso común de un único ordenador por parte de muchos trabajadores a través de terminales. Básicamente tenían un mecanismo para el reparto y uso al mismo tiempo de los recursos del computador (fundamentalmente procesador y disco), y la seguridad y fiabilidad de que el trabajo de un empleado no interfiriera en el de los otros.
  • IBM reflejó la importancia de la virtualización en los años sesenta con el desarrollo de varios sucesores para el IBM 7044: Uno de ellos, el Modelo 67 virtualizó todas las interfaces de hardware a través del VMM (Virtual Machine Monitor), un Monitor de MV, llamado posteriormente en la década de los setenta Hipervisor debido a la habilidad que poseía de correr sistemas operativos dentro de otros, y que era ejecutado encima del HW subyacente. En estos primeros días de la virtualización los S.O. que eran ejecutados en máquinas virtuales eran llamados Conversational Monitor Systems o CMS.
  • Otros hitos importantes dentro del desarrollo de la Virtualización fueron: El uso del procesador simulado, P-Code (Pseudo-code) . P-Code es un lenguaje máquina que es ejecutado en una máquina virtual más que en el HW real y la implementación de la tecnología conocida como Virtualización del juego de instrucciones, o traducción binaria.
  • La llegada de los Ordenadores personales: Hicieron que el concepto de acceso al mismo tiempo a los recursos de un único Súper-ordenador fuera desapareciendo, y la virtualización se quedará eclipsada, debido a que lo importante era el rendimiento más que la seguridad y fiabilidad.
  • La  virtualización sobrevivió y evoluciono: principalmente en el ámbito bancario, universitario y científico-militar junto a tecnologías como los sistemas operativos multi-usuario y multi-tarea. Pasando de Mainframes de antigua arquitectura a Mini-ordenadores con arquitectura de Mainframe, como la familia IBM AS/400, cuyo primer modelo vio la luz en 1988.
  • Ordenadores avanzados y potentes con sistemas operativos multi-tarea y multi-usuario: Permitieron el regreso de la Virtualización a ámbitos olvidados, mediante el surgimiento de concepciones nuevas como el término de consolidación de almacenamiento, que procuraba la idea inversa de un disco duro por persona a un disco duro para todos.
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En el presente, la virtualización ha llegado al escritorio, lo que ha hecho que se incremente exponencialmente de nuevo su popularidad y esto provoque que sea una de las tecnologías más innovadoras del momento debido a las notables ventajas que supone su aplicación. Uno de los hechos que justifican esto es que prácticamente todas las grandes Organizaciones dentro del mundo informático han desarrollado productos de virtualización o han adquirido empresas que los ofrecían.

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El futuro de la Virtualización de Sistemas Operativos: Hipervisores versus Contenedores

Actualmente la Tecnología de Contenedores ha crecido en popularidad como una muy buena alternativa al uso de los Hipervisores, ya que pueden colocar más aplicaciones en un solo Servidor físico que una MV. En realidad,  los contenedores son MV mucho más portables y menos exigentes a nivel recursos de cómputo que las MV convencionales, por lo que suelen ser llamados MV Ligeras.

El contenedor opera como un proceso para el S.O. y almacena la aplicación que queremos ejecutar y todas sus dependencias. Esta aplicación solamente tiene visibilidad sobre el sistema de ficheros virtual del contenedor y utiliza indirectamente el kernel del S.O. principal para ejecutarse.

Sin embargo, debido a temas de seguridad, funcionabilidad y usabilidad de las MV de los Contenedores, estos no necesariamente reemplazarán a los Hipervisores, sino que las Organizaciones tenderán por mucho tiempo a usar una combinación de ambos tecnologías para diversos ámbitos en los que cada una es mejor que la otra, por ahora.

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En cuanto al tema de seguridad, algunos consideran que los Contenedores son menos seguros que los Hipervisores, debido a que los Contenedores solo tienen un sistema operativo que las aplicaciones comparten, mientras que las MV aíslan no solo la aplicación, sino también el S.O. Si una aplicación se ve comprometida, podría atacar el S.O. único en un Contenedor, afectando a otras aplicaciones. Si una aplicación en una MV se ve comprometida, solo un S.O. en ese Servidor se vería afectado, no otras aplicaciones o sistemas operativos en la MV.

Pero en otra publicación exploraremos más a profundidad este tema, es decir, el tema de la tecnología de la virtualización de sistemas Operativos por medio del uso de la Tecnología de Contenedores.

Tecnologías de Virtualización de Sistemas Operativos

Actualmente la virtualización de sistemas operativos como solución informática nos ofrece muchos beneficios, tales como: La planificación conjunta de Servidores, La creación automática de MV, La migración en caliente a través de distintos Servidores físicos para llevar a cabo tareas de mantenimiento, La creación de entornos de prueba, Un mayor aprovechamiento de los recursos de hardware disponibles, entre otros.

El campo de la virtualización en estas dos (2) últimas décadas ha avanzado mucho desde que la Empresa VMware desarrollara la virtualización (por Software) para plataformas x86 por el año 1999, y la virtualización por hardware continuará su constante evolución. Con estos avances se logró que el Monitor de Máquina Virtual (Virtual Machine Monitor – VMM) pudiese virtualizar eficientemente todo el conjunto de instrucciones x86 mediante la acción clásica de atrapar y emular el modelo de hardware, en lugar de Software.

También creció mucho desde que la empresa Intel introdujo el soporte de virtualización por hardware, llamado “VT-x” o “Vanderpool”. Con estas extensiones, un procesador opera en uno de los dos modos siguientes: Modo root (Operación estándar para uso de VMM o Hipervisor y Modo no root (Diseñada para el funcionamiento de una MV estándar) . El equivalente de las instrucciones VT-x por parte de AMD se llama AMD-V o SVM que incluye la característica de paginación anidada.

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Tanto Intel como AMD disponen de estándares que definen características implementadas en muchos de sus procesadores más usados en ámbitos empresariales que permiten que tecnologías o soluciones de virtualización que hacen uso de la paravirtualización (como Xen, por ejemplo) puedan virtualizar tal y como lo hacen los procesadores instalados en los Mainframes, pudiendo realizar virtualización completa y usar como S.O. invitado en las MV cualquier sistema.

Por ejemplo, en el caso de la Tecnología de Virtualización de Intel VT-x hay una novedad notable, que es que los cuatro niveles de privilegio (anillos) son compatibles con esta tecnología, por lo que el Sistema Guest (Invitado) teóricamente puede ejecutarse en cualquiera de ellos. VT-x define la transición de modo root a modo no-root (y viceversa) y los llama “MV de entrada” y “MV de salida”.

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En el modo no root, el procesador automáticamente hará MV de salidas para ciertas instrucciones privilegiadas y eventos. El Hipervisor sobre máquinas no-VT-x reside en el anillo 0 del contexto del Sistema Guest. Por debajo, éste se ejecuta realmente en el anillo 1. Cuando están habilitada las instrucciones VT-x, el Hipervisor puede residir con seguridad en el anillo 0 en el contexto del Host y se activa de forma automática mediante el uso de nuevas salidas de MV.

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En términos generales, la Virtualización soportada por hardware hace uso de la circuitería de la CPU y los chips controladores, lo que mejora la ejecución y rendimiento de los múltiples S.O., en las MV. Las tecnologías que implementan virtualización con soporte de hardware específico suelen tratar con funcionalidades y funciones como el almacenamiento y recuperación del estado de la CPU en transiciones entre el S.O., invitado (que corre en la máquina virtual) y el VMM (Virtual Machine Monitor), capa de virtualización que actúa como medio entre éstos y el sistema operativo anfitrión y el hardware real disponible, gestionando los recursos y llamadas.

Así, con Virtualización soportada por hardware, podemos implementar virtualización pura, sin necesidad de modificar los S.O. invitados como hace Xen en la paravirtualización, y sin necesidad de emular las instrucciones cuyo procesamiento es problemático como hace VMware. El rendimiento es notablemente mejorado como consecuencia.

Modelos de Virtualización de Sistemas Operativos

En nuestros días muchos conceptos y tecnologías son englobados bajo el paradigma de la virtualización, en ocasiones de manera errónea y en otras acertada. Y es que comparando todos en ocasiones o son prácticamente iguales o no tienen ninguna similitud, lo que puede provocar en el usuario confusión y que no llegue a comprender fielmente qué es lo que puede ofrecer cada solución.

No es correcto mezclar por ejemplo los conceptos emulación, simulación, virtualización o paravirtualización en el mismo paquete. A continuación se intentará arrojar un poco de luz en este aspecto y plantear todo el entramado con mayor claridad.

De manera general se puede decir que la virtualización es el efecto de abstraer los recursos de un computador, proporcionar acceso lógico a recursos físicos. La virtualización separa de manera lógica la petición de algún servicio y los recursos físicos que realmente proporcionan el servicio. Dependiendo del recurso que se abstraiga, que puede ser un recurso individual (Unidad de Almacenamiento, Unidad de Red) o bien una plataforma (Servidor, PC) y de por quién sea usado ese recurso, atenderemos entonces a distintos modelos de virtualización.

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Por ejemplo, en el caso de que mediante algún mecanismo un sistema (hardware) completo sea abstraído de forma que pueda ser usado por diferentes instancias de sistemas operativos (y sus respectivas aplicaciones) de forma que éstas tengan la ilusión de que poseen los recursos de manera exclusiva y no compartida, estaremos hablando de un tipo de virtualización en concreto, virtualización de plataforma, en el que el recurso que se abstrae es un servidor completo (hardware) y estamos virtualizando (disponen de algún tipo de recurso de forma virtual, aunque no sean conscientes) diferentes instancias de diferentes sistemas operativos.

Por lo tanto, es importante distinguir para entender con mayor claridad la virtualización entre dos conceptos como son el recurso virtual que se abstrae y el ente (aplicación, sistema operativo, máquina, entre otros) que, virtualizado, dispone de ese recurso. Dependiendo de ambos términos, al unirse, hablaremos de un modelo de virtualización distinto.

Teniendo en mente todo esto, podemos distinguir cuatro (4) modelos principales de virtualización:

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  • Virtualización de plataforma: El recurso abstraído es un "Sistema completo", por ejemplo un Servidor u Ordenador. En términos generales consiste en la abstracción de todo el hardware subyacente de una plataforma de manera que múltiples instancias de sistemas operativos puedan ejecutarse de manera independiente, con la ilusión de que los recursos abstraídos les pertenecen en exclusiva. Esto es muy importante, ya que cada MV no ve a otra MV como tal, sino como otra máquina independiente de la que desconoce que comparte con ella ciertos recursos. Este es un modelo especialmente a tener en cuenta, ya que es el aplicado para lo que se llama Consolidación de Servidores. La Virtualización o Consolidación de Servidores puede verse como el particionado de un servidor físico de manera que pueda albergar distintos servidores dedicados (o privados) virtuales que ejecutan de manera independiente su propio sistema operativo y dentro de él los servicios que quieran ofrecer, haciendo un uso común de manera compartida y aislada sin ser conscientes del hardware subyacente. Los distintos modelos de virtualización de plataformas, sobre los cuales se puede profundizar son:
  1. Sistemas Operativos invitados
  2. Emulación
  3. Virtualización completa
  4. Paravirtualización
  5. Virtualización a nivel del sistema operativo
  6. Virtualización a nivel del Kernel
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  • Virtualización de recursos: En este segundo caso el recurso que se abstrae es un recurso individual de un servidor u ordenador, como puede ser la conexión a red, el almacenamiento principal y secundario, o los medios de entrada y salida. Existe un gran número de ejemplos dentro de la virtualización de recursos, como por ejemplo el uso de memoria virtual, los Sistemas RAID (Redundant Array of Independent Disks), LVM (Logical Volume Manager), NAS (Network-Attached Storage), entre otros. Los distintos modelos de virtualización de recursos, sobre los cuales se puede profundizar son:
  1. Encapsulación
  2. Memoria virtual
  3. Virtualización de almacenamiento
  4. Virtualización de red
  5. Unión de interfaces de red (Ethernet Bonding)
  6. Virtualización de Entrada/Salida
  7. Virtualización de memoria
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    • Virtualización de aplicaciones: Las aplicaciones son ejecutadas encapsuladas sobre el S.O. (Recurso usado en este tipo de virtualización) de manera que aunque creen que interactúan con él (y con el hardware) de la manera habitual, en realidad no lo hacen, sino que lo hacen bien con una máquina virtual de aplicación o con algún software de virtualización. Este tipo de virtualización es usada para permitir a las aplicaciones de características como portabilidad o compatibilidad, por ejemplo para ser ejecutadas en S.O. para los cuales no fueron implementadas. Debe quedar claro que la virtualización es solamente de las aplicaciones, lo que no incluye al S.O. anfitrión. Un ejemplo bien conocido es Wine, que permite la ejecución de aplicaciones de Microsoft Windows virtualizadas correr sobre GNU/Linux, dentro de lo que son llamadas técnicas de simulación. Otros ejemplos muy importantes son JVM (Java Virtual Machine, entorno de ejecución para lenguaje Java de Sun Microsystems) y CLR (Common Language Runtime, entorno de ejecución para la plataforma .NET de Microsoft). Los distintos modelos de virtualización de aplicaciones, sobre los cuales se puede profundizar son: Virtualización de aplicaciones limitada y Virtualización de aplicaciones completa

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  • Virtualización de escritorios: Consiste en la manipulación de forma remota del escritorio de usuario (aplicaciones, archivos, datos), que se encuentra separado de la máquina física, almacenado en un Servidor central remoto en lugar de en el disco duro del computador local. El escritorio del usuario es encapsulado y entregado creando máquinas virtuales. De esta forma, es posible permitir al usuario el acceso de forma remota a su escritorio desde múltiples dispositivos, como pueden ser computadores, dispositivos móviles, entre otros. Por lo tanto, en este caso el recurso que se abstrae es el almacenamiento físico del entorno de escritorio del usuario (como usuarios, no somos conscientes del lugar físico en el que se encuentra nuestro escritorio, simplemente tenemos acceso a él). Ejemplos muy importantes de soluciones que trabajan con virtualización de escritorio son Wyse Technology, VMware View, Sun VDI, vDesk de Ring Cube, XenDesktop de Citrix, vWorkspace de Quest Software, o ThinLinc de Cendio.

Nota: Si deseas expandir un poco más los conocimientos sobre este tema te recomendamos leer está sección de Red Hat sobre Virtualización.

VirtualBox

Hasta aquí hemos leído y comprendido mejor que es la virtualización de sistemas operativos, que ventajas o desventajas puede tener, que tecnologías actuales van ligadas a los virtualizadores, y conocido los nombres de cada una de las opciones de Software de Virtualización del mercado para poder informarnos sobre ellas y saber cual es la que se adapta mejor a nuestros requerimientos y necesidades, ya que ciertamente debido al gran número de alternativas disponibles en el mercado tanto para el ámbito de las Organizaciones como para el uso particular (Hogar), se hace difícil determinar una elección y más aún saber si su rendimiento es el esperado.

Sin embargo, en esta publicación como lo dice su nombre nos enfocaremos al estudio del software de virtualización de sistemas operativos conocido como: Virtualbox.

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Aplicación

VirtualBox es por lo tanto y tal como esta descrito en su web oficial, lo siguiente:

VirtualBox es un potente Software de Virtualización para plataformas x86 y AMD64/Intel64 para uso empresarial y doméstico. VirtualBox no solo es un producto extremadamente rico en funciones y alto rendimiento para clientes empresariales, sino que también es la única solución profesional que está disponible gratuitamente como software de código abierto según los términos de la Licencia Pública General de GNU (GPL) versión 2.

VirtualBox se ejecuta en hosts de Windows, Linux, Macintosh y Solaris y admit: Windows (NT 4.0, 2000, XP, Server 2003, Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10). ), DOS/Windows 3.x, Linux (2.4, 2.6, 3.xy 4.x), Solaris y OpenSolaris, OS/2 y OpenBSD. VirtualBox se va desarrollando con lanzamientos frecuentes y tiene una lista cada vez mayor de características, sistemas operativos invitados compatibles y plataformas en las que se ejecuta.

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Características

  • Software de Virtualización de tipo 2
  • Permite cargar múltiples sistemas operativos invitados en un solo sistema operativo anfitrión.
  • Cada MV se puede configurar, iniciar, pausar o parar de forma independiente.
  • Permite la comunicación entre el S.O. anfitrión y los sistemas operativos invitados por diversos medios.
  • Es multi-plataforma y puede ser instalado en diversos sistemas operativos invitados de 32 y 64 bits.
  • Es multi-huéspedes y puede virtualizar múltiples sistemas operativos anfitriones de 32 y 64 bits.
  • Es software libre, usa la licencia GPLv2, aunque algunos componentes son gratuitos con licencia PUEL.
  • Tiene una gran portabilidad y funcionalmente es muy parecido en todas las plataformas donde se puede ejecutar.
  • No siempre requiere la activación de la virtualización asistida por HW por lo que permite ser utilizado incluso en HW antiguo, donde estas características no están presentes.
  • Hace uso de las Guest Additions, que es un paquete de software complementario que se puede instalar en el interior de los S.O. invitados compatibles para mejorar su rendimiento y proporcionar una mejor comunicación con el sistema anfitrión.
  • Permite realizar Instantáneas (Snapshots) permitiendo volver atrás en el tiempo, restaurando la MV al estado congelado por la instantánea y comenzando así una configuración alternativa de la MV a partir de ahí.
  • Permite crear Grupos de Maquinas Virtuales para mejorar la gestión colectiva, es decir: iniciar, pausar, reiniciar, parar, entre otras acciones por grupos.. También es posible crear dentro de un grupo otros grupos.
  • Permite montar imágenes ISO sobre las unidades de CD o DVD evitando el uso de los CDs y DVDs físicos.
  • Permite montar dispositivos varios como Unidades o Periféricos físicos conectados al Host anfitrión.
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Novedades de la Versión 6

  • Liberada el 18 de diciembre de 2018
  • Soporte implementado para exportar una MV a Oracle Cloud Infrastructure.
  • A nivel de la Interfaz de usuario se ha mejorado enormemente la compatibilidad con HiDPI y el escalado, incluida una mejor detección y configuración por máquina. Y la misma ha sido re-elaborada de forma más sencilla y poderosa para una mejor configuración de las MV. Y ahora posee un nuevo administrador de archivos que permite al usuario controlar el sistema de archivos del huésped y copiar archivos entre el Host y el invitado.
  • A nivel de Gráficos: Le ha sido añadida una actualización importante para la compatibilidad con gráficos 3D para invitados Windows, y emulación de dispositivo de gráficos VMSVGA 3D en invitados Linux y Solaris.
  • A nivel de Sonido: Se le ha agregado el soporte para configuraciones de altavoces de sonido envolvente (como lo usa Windows 10 Build 1809).
  • Para compatibilidad con Apple: Se le ha agregado la utilidad vboximg-mount en los hosts de Apple para acceder al contenido de los discos de invitados en el host.
  • Para compatibilidad con Apple: Se le ha agregado soporte para usar Hyper-V como el núcleo de ejecución alternativo en el host de Windows, para evitar la incapacidad de ejecutar MV con un rendimiento reducido.
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Correcciones de la Versión 6

  • Núcleo de ejecución: Arreglos de un solo paso en ciertas circunstancias (error # 17316).
  • Interfaz de usuario: La grabación de video y audio ahora se puede habilitar por separado.
  • Correcciones y mejoras en el proceso de grabación de audio/vídeo.
  • Un mejor soporte de Audio para conectar y desconectar conexiones de escritorio remotas.
  • Correcciones en la Emulación de Puertos Seriales. Se solucionó problema relacionado al error # 6115.
  • A nivel de Redes se solucionó problema relacionado al error # 18171.
  • Ahora permite cambiar el tamaño de las imágenes de disco de forma transparente al realizar una fusión.
  • Le fue agregado el soporte para opciones de DHCP.
  • Fue corregido problema relacionado con VNC/RDP según bug # 18153.
  • Le fue agregado el soporte para Linux 4.20
  • Incorpora correcciones a nivel de instalación para sistemas Solaris.
  • Tiene mejoras de rendimiento a nivel de Carpetas compartidas.
  • Tiene mejoras añadidas en las Guest Additions para Windows 10.
  • Tiene mejoras añadidas para Linux para una mejor compilación de vboxvideo en el kernel estándar según bug # 18093.
  • A nivel de ACPI ahora se pueden configurar hasta cuatro tablas ACPI personalizadas para una MV.

Nota: Pueden verse de forma directa estas y otras más novedades de la versión 6.0.0 visitando el enlace de VirtualBox sobre la Versión 6 o los siguientes enlaces: Oracle: Listado de Novedades de Virtualbox 6 y Blog de Oracle: Novedades sobre Virtualbox 6. Y para su descarga a parte de poder ser descargado de la sección de descarga de pagina oficial de Virtualbox, Oracle también proporciona un enlace propio de descarga para ello.

Virtualización con VirtualBox: Conclusión

Conclusión

No siempre es suficiente con leer las hojas de datos de los productos de SW y HW, también es necesario poder realizar una prueba antes de comprar y/o instalar de forma definitiva un Sistema Operativo, aplicación o dispositivo, en nuestro “entorno de trabajo” ya sea en nuestras organizaciones u hogares, para garantizar el éxito productivo de nuestras actividades cotidianas.

Además, tanto los Software de Virtualización de Sistemas Operativos, como los Sistemas Operativos mismos y la infinita gama de SW y HW disponibles, evolucionan a un ritmo muy alto con constantes actualizaciones o nuevas versiones o modelos. Lo que hace que en cuestión de meses meses todo tienda a quedar desactualizado en comparación con lo actual y similar en el mercado.

Por eso, el aprendizaje de los Software de Virtualización de Sistemas Operativos, y especialmente VirtualBox que es uno de los más sencillo y eficientes del mercado es algo muy importante para todos aquellos usuarios cotidianos de los ordenadores y tecnologías en general. Esperamos que esta publicación y su segunda parte dedicada especialmente a las partes técnicas de VirtualBox 6.0 (Instalación, Configuración y Uso) satisfaga completamente las expectativas y necesidades en este área de la tecnología.

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