Conceptos básicos sobre Máquinas Virtuales

 
 

En este artículo hablaremos de los conceptos básicos necesarios para crear máquinas virtuales. Dichos conceptos nos ayudarán, llegado el caso, a entender otros artículos publicados en ZeppelinuX relacionados con la instalación de una máquina virtual en nuestro ordenador. No podíamos continuar con otros artículos en los que aparece la Virtualización sin hacer una breve introducción sobre la misma.

 
Índice General

1. Breve introducción a la Virtualización
   • Tipos de Virtualización
     • Hipervisor tipo 1
     • Hipervisor tipo 2
2. Configurar una máquina virtual
   • La Memoria RAM
   • Procesadores
   • La conexión de red
     1. Conexión red interna (LAN Segment)
     2. Conexión adaptador puente (Bridge)
     3. Conexión NAT
     4. Host-Only
     5. Conexión Personalizada (Custom)
   • Tarjeta de vídeo
   • Disco Duro
   • Dispositivo CD/DVD
   • Carpetas compartidas (Shared Folders)
   • VMware Tools en VMware o Guest Additions en VirtualBox
3. Características importantes de los hipervisores tipo 2
• Tomar una instantánea (Snapshot)
• Clonar máquinas virtuales
4. Un consejo antes de empezar
   • ¿Qué conseguimos con esto?

Enlaces externos
 

1. Breve introducción a la Virtualización (Volver al índice General)
   La Virtualización, se puede aplicar a servidores, aplicaciones, almacenamiento y redes. En ese artículo nos centraremos en la ejecución simultánea de varios sistemas operativos en un solo hardware físico real, el hardware del anfitrión (host en inglés), o lo que biene a ser lo mismo, la ejecución de varias máquinas virtuales o huésped (guest en inglés) en una única máquina real (anfitrión).

   La Virtualización nos será de utilidad para que con un ordenador, podamos virtualizar sistemas en red con varias máquinas virtuales ejecutándose e interactuando entre sí, podremos utilizar máquinas virtuales como banco de pruebas para probar software, ejecución de código, etc, sin perjuicio de que los fallos que se produzcan en la máquina virtual afecten a nuestra máquina anfitrión.
    

   • Tipos de Virtualización (Volver al índice General)
     Existen diferentes formas de virtualización según el tipo de hipervisor que utilicemos. Un hipervisor (en inglés hypervisor) o monitor de máquina virtual (virtual machine monitor VMM) es el software que nos permite virtualizar los equipos. Existen dos tipos de Hipervisores:

     • Hipervisor tipo 1 (Volver al índice General)
       También denominado nativo, unhosted o bare metal (sobre el metal desnudo). Este software se ejecuta directamente sobre el hardware.
       
       Ejemplos de hipervisores de tipo 1 son: Citrix XenServer que es software propietario y software de pago, XenServer que es de código abierto y VMware ESX que es software propietario y software de pago, pero te permite una licencia especial con limitaciones para uso gratuito.

      
     

     • Hipervisor tipo 2 (Volver al índice General)
       También denominado hosted. Este software se ejecuta sobre un sistema operativo anfitrión.
        
       
       Ejemplos de hipervisores de tipo 2: Dentro de este tipo, he encontrado versiones software libre, software de pago, software de código abierto, software propietario o combinaciones de varias.
       • Entre las versiones gratuitas se encuentran: VirtualBox, QEMU, KVM, OpenVZ, Xen y VMware Player.
       • Y entre las versiones de pago se encuentra entre otras: VMware Workstation.

 

2. Configurar una máquina virtual (Volver al índice General)
   Como comenté al principio el objetivo de este artículo es aprender a configurar máquinas virtuales en nuestro ordenador, para lo cual nos centraremos en los hipervisores de tipo 2 de los cuales he elegido VMware Workstation. Los conceptos que trataremos en este artículo son válidos para el resto de hipervisores de tipo 2.

   Una máquina virtual simulará que tiene una BIOS, memoria RAM, Procesadores, Discos duros, Tarjetas de red, puertos USB, Tarjeta de sonido, etc.

   Normalmente, en todos los hipervisores tipo 2 como VMware o VirtualBox, al crear una nueva máquina virtual, utilizan un asistente para su creación. Tras finalizar el asistente tendremos una configuración estándar de la máquina.
   

   

   No obstante tras finalizar el asistente para la creación de una nueva máquina virtual, podremos añadir hardware adicional editando las propiedades de la máquina y haciendo clic en añadir nuevo hardware (botón Add…) de la Figura 1, tras lo cual nos aparecerá otro asistente para agregar hardware adicional como pueden ser mas discos duros, tarjetas de red, unidades de CD/DVD, Floppy, puertos paralelo y serie, etc.
   

   

   A la hora de crear una máquina virtual, deberemos poner especial atención a las siguientes cuestiones relativas al hardware.

   • La memoria RAM (Volver al índice General)
     Debido a que es limitada, si nos planteamos ejecutar varias máquinas virtuales al mismo tiempo, deberemos limitar su uso en todo lo posible para evitar ralentizar el funcionamiento del sistema operativo anfitrión. Deberemos asignar la memoria mínima necesaria para poder ejecutar el sistema operativo invitado con todas sus funciones.
     

     

   • Procesadores (Volver al índice General)
     Al igual que en el punto anterior, también son limitados y por lo tanto si nos planteamos ejecutar varias máquinas virtuales al mismo tiempo, deberemos limitar su uso en todo lo posible para evitar ralentizar el funcionamiento del sistema operativo anfitrión. Deberemos asignar el número mínimo de procesadores o cores para poder ejecutar el sistema operativo invitado con todas sus funciones.
     

     

   • La conexión de red (Volver al índice General)
     Podremos disponer de una o varias tarjetas de red virtuales para una misma máquina virtual. Cada una de ellas nos ofrecerá las siguientes alternativas (dónde se conecta la tarjeta de red virtual:
     

     

     1. Conexión red interna (LAN Segment) (Volver al índice General)
        La interfaz de red de la máquina virtual se conecta a una red virtual interna y totalmente aislada de la red física a la que se conecta la máquina anfitrión. Esta opción es interesante cuando necesitamos tener varias máquinas virtuales interactuando entre ellas en una misma red.
        
     2. Conexión adaptador puente (Bridge) (Volver al índice General)
        La interfaz de red de la máquina virtual se conecta a la misma red física a la que se conecta la máquina anfitrión pero independiente de la misma en lo que corresponde a configuración IP. Si no existe servidor DHCP habrá que configurar en entorno de red del Sistema operativo de la máquina virtual. Todo datagrama que salga o entre por la tarjeta de red de la máquina virtual pasará por la tarjeta de red de la máquina anfitrión pero con una IP diferente.
        
     3. Conexión NAT (Volver al índice General)
        La máquina virtual se conecta a la misma red física a la que está conectada la máquina anfitrión, pero en este caso a través de la misma IP del sistema anfitrión mediante encaminamiento NAT virtual. El software de virtualización se encarga de hacer el encaminamiento NAT, hace de puerta de enlace para la máquina virtual e incluso de servidor DNS y servidor DHCP para facilitar la configuración de red de la máquina virtual.
     4. Host-Only (Volver al índice General)
        La máquina virtual sólo se conecta a la máquina anfitrión, como si hubiera un cable cruzado entre ambas. El direccionamiento IP de la máquina virtual deberá ser dinámico.
     5. Conexión Personalizada (Custom) (Volver al índice General)
        VMware permite crear redes virtuales personalizadas. Para crear nuevas redes virtuales en VMware, accederemos desde el menú de la aplicación, en la opción Edit y seleccionamos Virtual Network Editor…
        

        

        Por defecto se crean las siguientes:
        • Vmnet0: actuará como Bridged.
        • Vmnet1: actuará como Host-only.
        • vmnet8: actuará como NAT.

        

        Haciendo clic en Add Network… podremos crear una red virtual personalizada. Lo primero que nos solicitará es un nombre de red que podremos seleccionar de los ya definidos.
        

        

        Por defecto nos crea una red virtual tipo Host-only.
        

        

        Para crear una red virtual personalizada (Custom) deberemos desmarcar la opción Connect a host virtual adapter to this network.
        

        

        Tanto si creamos una red virtual personalizada (Custom) como si es Host-only, haciendo clic en DHCP Settings nos permitirá configurar el servidor DHCP para esa red virtual.
        

        

   
    
    
   

   • Tarjeta de vídeo (Volver al índice General)
     En este punto será importante si lo permite (como ocurre en VirtualBox), ajustar la memoria de vídeo que la máquina anfitrión cederá a la máquina virtual, activar aceleración 2D (VirtualBox) y 3D (VirtualBox y VMware).
   • Disco Duro (Volver al índice General)
     Podremos disponer de varios discos duros y en las propiedades de cada uno de ellos encontraremos herramientas de expansión, compactación, defragmentación del disco.
     

     

   • Dispositivo CD/DVD (Volver al índice General)
     Esta opción nos permitirá utilizar la unidad física de CD/DVD de la máquina anfitrión o utilizar en su lugar una imagen o archivo ISO.
     

     

   • Carpetas compartidas (Shared Folders) (Volver al índice General)
     Si editamos la configuración de la máquina encontraremos otras opciones (Options en VMware) como la de compartir carpetas de la máquina anfitrión con la máquina virtual.

   

   

   • VMware Tools en VMware o Guest Additions en VirtualBox (Volver al índice General)
     Las VMware Tools al igual que sus homologas Guest Additions de VirtualBox son un conjunto de drivers y utilidades que deben instalarse en cada una de las máquinas virtuales para mejorar el rendimiento de la máquina virtual y su sistema operativo, mejorando así la interoperabilidad entre el hipervisor y el sistema operativo invitado.

     Una vez instalado el sistema operativo, el siguiente paso será instalar las VMware Tools o las Guest Additions según el caso.

     En sistemas con entorno gráfico es bastante sencillo en la mayoría de casos. Si el sistema operativo instalado es Windows o las últimas versiones de Ubuntu, una vez dentro de la sesión del sistema opertivo de la máquina virtual, desde el menú del hipervisor, seleccionaremos instalar VMware Tools o Guest Additions y aparecerá un asistente para la instalación del software en el sistema invitado.

     En otros sistemas puede ser un poco más complicado. A continuación os dejo tres enlaces sobre la instalación de VMware Tools y las Guest Additions en Linux.

     • Instalación de las Guest Additions en Debian y distribuciones basadas en Debian
     • Instalación de VMware Tools en Linux
     • Instalación de VMware Tools en Manjaro Linux

    
   Si quieres conocer el procedimiento de como se crea una máquina virtual desde cero, puedes ver alguno de los dos artículos listados a continuación:

   • Instalar Debian 8 con LVM en VMware Workstation 12
   • Configurar IPCop como encaminador NAT (Router)

 

3. Características importantes de los hipervisores tipo 2 (Volver al índice General)
   Además de otras, dos de las características que encuentro interesantes en los hipervisores, en este caso VMware Workstation y además también lo he probado en VirtualBox y en VMWare ESX, son la toma de instantaneas de máquinas virtuales y la clonación de máquinas virtuales.
   • Tomar una instantánea (Snapshot) (Volver al índice General)
     Una Instantánea, es un estado en el tiempo de una máquina virtual en el preciso instante que la hacemos. En la instantanea se incluye el estado de la memoria en ese preciso instante, la configuración de la máquina virtual y el estado del disco o discos virtuales de dicha máquina.
     En caso de necesitar devolver a un estado anterior una máquina virtual, tras alguna modificación o fallo (when the shit hits the fan), podremos hacerlo restaurando una instantánea si la hicimos previamente.

     Un ejemplo de tomar una instantánea en VMware Workstation sería el siguiente (clicar en la imagen para aumentar):

     

     

     Una vez creadas, obtendríamos algo parecido…

     

     
   • Clonar máquinas virtuales (Volver al índice General)
     La clonación nos permitirá duplicar una máquina virtual ya creada y en un estado determinado o duplicar una instantánea o snapshot. Nos ahorra bastante trabajo ya que si necesitamos una nueva máquina virtual con el mismo sistema operativo que otra ya creada, no necesitaremos volver a realizar la instalación del sistema operativo, aplicaciones, etc, y además, nos servirán las configuraciones realizadas.

     La clonación puede ser completa o enlazada.

     • Clonación completa: crea un duplicado de la máquina virtual de origen dando como resultado dos máquinas totalmente independientes la una de la otra. Si nuestra máquina ocupa 20GB tendremos otra de 20GB.
     • Clonación enlazada: crea una instantánea en la máquina virtual de origen que sirve de base para la máquina virtual clonada pero dependerá de su enlace con la máquina de origen, es decir, si borramos la máquina de origen perdemos el clon enlazado. En este caso nuestro clon ocupará mucho menos espacio que la máquina origen.

     En VMware el procedimiento para realizar una clonación enlazada es el siguiente:

     

     

     

     

     

     

     

 

4. Un consejo antes de empezar (Volver al índice General)
   Para aquellos casos en los que necesitemos varias máquinas virtuales con el mismo sistema operativo, es conveniente crear una máquina virtual a modo de backup y asignarle todos los recursos necesarios para que pueda realizar las funciones de aquella otra máquina virtual que vaya a consumir el máximo de recursos. Una vez creada dicha máquina virtual, las subsiguientes máquinas virtuales a crear que se vayan a utilizar el mismo sistema operativo, no las crearemos desde cero, lo que haremos serán clones enlazados a esta máquina de backup.
   
   • ¿Qué conseguimos con esto? (Volver al índice General)
     1. Lo más importante es que, si falla algo en la máquina clonada, podemos borrarla con toda tranquilidad ya que seguimos teniendo la de backup para volver a crear una nueva máquina virtual, sin tener que volver a realizar de nuevo, la configuración de la máquina virtual e instalación del sistema operativo. Simplemente volveríamos a hacer un clon enlazado a la máquina virtual de backup.
     2. Ahorramos espacio en disco. Supongamos que necesitamos cuatro máquinas virtuales con Debian 8 de 20GB de disco cada una. Las cuatro máquinas necesitarían un total de 80GB de disco. Con el clonado enlazado, esto se reduce a menos de la mitad de espacio.

 
Enlaces externos (Volver al índice General)

• Virtualización
• Hipervisor
• Máquina virtual
• ¿Qué es la Virtualización de Servidores y Cuáles son sus Beneficios?

 

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