Virtualización en Microsoft: guía para profesionales TI

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Esta guía está pensada para profesionales del sector TI ya sea que estén comenzando con este tema o tengan conocimientos del mismo. Esta desarrollada por la gente de Microsoft, obviamente orientada a sus productos; aún así este modelo puede ser aplicado a cualquier infraestructura, como concepto, como aplicarlo y que ventajas nos ofrece.

A modo de concepto, podemos decir que la virtualización es la creación -a través de software- de una versión virtual de algún recurso tecnológico, como puede ser una plataforma de hardware, un sistema operativo, un dispositivo de almacenamiento u otros recursos de red.

Dicho de otra manera, se refiere a la abstracción de los recursos de una computadora, llamada Hypervisor o VMM (Virtual Machine Monitor) que crea una capa de abstracción entre el hardware de la máquina física (host) y el sistema operativo de la máquina virtual (virtual machine, guest), dividiéndose el recurso en uno o más entornos de ejecución.

Esta capa de software (VMM) maneja, gestiona y arbitra los cuatro recursos principales de una computadora (CPU, Memoria, Almacenamiento y Conexiones de Red) y así podrá repartir dinámicamente dichos recursos entre todas las máquinas virtuales definidas en el computador central. Esto hace que se puedan tener varios ordenadores virtuales ejecutándose en el mismo ordenador físico.

La virtualización se encarga de crear una interfaz externa que encapsula una implementación subyacente mediante la combinación de recursos en localizaciones físicas diferentes, o por medio de la simplificación del sistema de control. Un avanzado desarrollo de nuevas plataformas y tecnologías de virtualización ha hecho que en los últimos años se haya vuelto a prestar atención a este concepto, que se viene usando desde 1960.

La máquina virtual en general simula una plataforma de hardware autónoma incluyendo un sistema operativo completo que se ejecuta como si estuviera instalado. Típicamente varias máquinas virtuales operan en un computador central. Para que el sistema operativo “guest” funcione, la simulación debe ser lo suficientemente grande (siempre dependiendo del tipo de virtualización).

Existen diferentes formas de virtualización: es posible virtualizar el hardware de servidor, el software de servidor, virtualizar sesiones de usuario, virtualizar aplicaciones y también se pueden crear máquinas virtuales en una computadora de escritorio.

Entre los principales proveedores de software que han desarrollado tecnologías de virtualización integrales (que abarcan todas las instancias: servidor, aplicaciones, escritorio) se encuentran, por ejemplo VMware y Microsoft. Estas compañías han diseñado soluciones específicas para virtualización, como VMware Server y Windows Server 2008 Hyper-V para la virtualización de servidores. Si bien la virtualización no es un invento reciente, con la consolidación del modelo de la Computación en la nube, la virtualización ha pasado a ser uno de los componentes fundamentales, especialmente en lo que se denomina infraestructura de nube privada.

Para más información de los procesos de virtualización puedes consultar la Wikipedia

¿Por qué virtualizar?

Actualmente todas las empresas han puesto bajo el foco de la inspección más severa sus estructuras de costes. La reducción de costes representa un porcentaje muy elevado de las decisiones que componen las estrategias empresariales modernas, y el éxito o el fracaso de un proyecto empresarial viene determinado tanto por el éxito en vender como por el éxito en producir.

Tampoco escapa a nadie el hecho de que una de las partidas presupuestarias más importantes e inexcusables en la empresa de hoy en día es, o debería ser, la dedicada a las tecnologías de la información (IT), y que dicha partida afecta absolutamente a todos los ámbitos de la empresa: desde la alta dirección, a la cadena de producción, pasando por la fuerza de ventas, la administración, la logística, etc.

Evidentemente cualquier medida enfocada hacia la reducción de costes en el área IT, sin reducir paralelamente los beneficios obtenidos de ella, redunda de manera muy positiva en la cuenta global de resultados de la empresa.

Es precisamente en este escenario, de la reducción de costes vinculados a la IT de la empresa, donde surge con más fuerza el paradigma de la virtualización como solución de éxito para las empresas.

Prácticamente todas las tecnologías incluidas dentro del amplio concepto de virtualización tienen algo en común: hacer más con menos, en donde “con menos” es directamente traducible para un directivo de empresa como “abaratar costes”.

Tanto si nos referimos a usar menos equipamiento hardware, como a consumir menos espacio físico, como a reducir la cantidad de horas de mantenimiento y soporte, como a rebajar el consumo eléctrico… todo ello se traduce en rebajar facturas de importe considerable, relacionadas con IT, que se reciben en los departamentos de administración de las empresas todos los meses.

Para hacer más palpable este gran ahorro de costes que supone la virtualización para las empresas, Microsoft pone a su disposición una herramienta web que permite calcular el retorno de inversión, o ROI (Return Of Investiment), obtenido mediante la aplicación de una estrategia de virtualización a las infraestructuras y servicios IT de una empresa.

El ROI se refiere a la capacidad de una inversión determinada para producir beneficios, debidos exclusivamente a ella, que costeen dicha inversión. Existen muchas definiciones de ROI y la herramienta de Microsoft usa varias de ellas.

Pero además de un objetivo tan crítico y directo como puede ser el ahorro de costes, la virtualización permite alcanzar otros objetivos igualmente importantes y vitales para las empresas modernas:

  • Mayor fiabilidad de los presupuestos de empresa: los sistemas virtuales representan una inversión altamente fiable en términos de control de costes, ya que eliminan gran parte de los componentes aleatorios que afectan al desempeño de los sistemas físicos y que suelen provocar desviaciones importantes con respecto a las partidas presupuestarias de IT.
  • Servicios más ágiles y económicos: la virtualización aporta valor en sí misma al proveer de un mecanismo de provisionar servicios, tanto de consumo interno como servicios externos, rápidamente y de manera muy sencilla.
  • Integración en el modelo “Green IT”: el uso responsable y respetuoso de las tecnologías de la información está incluido en el ideario de muchas empresas, actualmente es una marca distintiva que da prestigio a aquellas entidades comprometidas con su entorno y no es descartable que pronto pase a ser un requisito de calidad e incluso legal. La virtualización es una de las tecnologías que más aportan a la “Green IT”.
  • Seguridad, privacidad y requisitos legales de tratamiento de la información: muchos aspectos de la virtualización permiten elevar los niveles de seguridad en el procesamiento de la información de las empresas sin necesidad de recurrir a costosas inversiones.
  • Disponibilidad: la virtualización permite aumentar el nivel de disponibilidad de los servicios IT de una compañía de una manera drástica, sin afectar prácticamente a las infraestructuras existentes y con una inversión moderada.

Ventajas de la virtualización

Las ventajas que puede aportar la virtualización a los sistemas IT de una empresa se pueden clasificar en tres grandes grupos:

  • Menor coste de la propiedad, o Total Cost of Ownership (TCO), es decir, ahorro directo de costes.
  • Aumento de la disponibilidad.
  • Aumento de la agilidad y flexibilidad de las estructuras y servicios IT.

Reducción de costes de TCO

La reducción de los costes de propiedad se refiere a la inversión en compra de equipamientos, adquisición de licencias, contratación de servicios y pago de gastos (espacio físico, refrigeración, energía eléctrica) asociados a las estructuras IT de las empresas.

La reducción de costes de TCO, derivada de la virtualización, se obtiene de varias fuentes:

  • Aumento del ratio de aprovechamiento del hardware existente, que asegura un uso mucho más eficiente de los recursos, y por lo tanto reduce las inversiones necesarias en compra de hardware.
  • Al usarse menos equipos físicos se reduce el consumo eléctrico y de espacio en los centros de datos, tanto internos como externos.
  • Reducción del gasto en licencias a través de un mejor aprovechamiento de las existentes.
  • Simplificación de la gestión del ciclo de vida de las aplicaciones y los escritorios de los usuarios, con la consecuente reducción de gastos de personal o de servicios subcontratados.
  • Reducción de los costes operativos de mantenimiento y formación.

Aumento de la disponibilidad

La disponibilidad se refiere a la capacidad de los sistemas IT para ofrecer servicio de manera ininterrumpida y con un rendimiento aceptable, a los usuarios.
Elevar los niveles de disponibilidad, especialmente la de los servidores que alojan servicios críticos para la empresa o para sus clientes, puede traducirse tanto en mayores ingresos como en menores gastos, o en ambos a la vez:

  • Mayores ingresos: los servicios con ingresos directos asociados dejan de producir mientras no están disponibles (pensemos en una tienda online, por ejemplo); además, en algunos sectores, asegurar un nivel de disponibilidad más elevado puede permitir elevar el precio de venta de determinados servicios (pensemos, por ejemplo, en un servicio de monitorización remota 24×7 de un SAI industrial).
  • Menores gastos: cada interrupción de servicio se puede traducir en costes directos de minutos sin trabajar, o en penalizaciones económicas a pagar a clientes de ese servicio.

Las tecnologías de virtualización pueden ayudar a aumentar los niveles de disponibilidad de varias formas:

  • Al dotar de mayor estabilidad a los servicios se consigue una disminución en el número de paradas de servicio no programadas. También se consigue que las paradas que se produzcan sean más cortas, ya que la virtualización mejora los tiempos de respuesta y solución.
  • Reducción de los tiempos de despliegue de aplicaciones y escritorios de usuario, que a fin de cuentas son tiempos de inactividad.
  • Independencia de las plataformas de trabajo: la disponibilidad también se ve afectada por la limitación de sólo poder acceder a los escritorios de trabajo o a determinadas aplicaciones, desde determinados dispositivos. La virtualización permite superar esta limitación y acercar las infraestructuras IT a la máxima “En cualquier momento, desde cualquier sitio, desde cualquier dispositivo” (“Anytime, anywhere, any device”), al ayudar a conseguir que los usuarios puedan disponer de todos los servicios desde el PC de su puesto de trabajo, de su portátil cuando están en un cliente, o desde su PDA o teléfono móvil cuando está de viaje.

Aumento de la flexibilidad

En el mercado actual responder de manera rápida a las cambiantes demandas de los clientes y a las estrategias de la competencia puede suponer la diferencia entre el fracaso y el éxito empresarial.

En ocasiones resulta difícil que la estructura IT de la compañía pueda seguir los movimientos de ésta de una manera eficaz, debido principalmente a la existencia de estructuras IT fuertemente dependientes, tanto física como lógicamente, de las estructuras y estrategias de la empresa. La virtualización ayuda a paliar estas carencias de agilidad y flexibilidad de varias formas:

  • Mediante la gestión integrada y unificada de sistemas físicos, sistemas virtuales y aplicaciones, lo que permite que los cambios y actualizaciones se gestionen en todos los sistemas por igual.
  • Permitiendo una redistribución y redimensionamiento rápido y poco costoso de los despliegues de escritorio y aplicaciones.
  • Eliminando los problemas de compatibilidad de aplicación, lo cuál permite emplearlas en cualquier entorno físico y lógico de manera inmediata.
  • Permitiendo a los sistemas IT proveer servicios bajo demanda, evitando la necesidad de cargarse de estructuras para satisfacer puntas de demanda.

Tipos de virtualización

Modelo de IT virtualizado

En un entorno IT los componentes que interactúan para ofrecer servicio a los usuarios son:

  • Hardware: engloba a los dispositivos físicos que intervienen en el trabajo del usuario. En el caso de que se estén ejecutando aplicaciones locales, que usen datos también locales, el hardware se reduciría al dispositivo desde el cual se esté trabajando; en entornos más complejos se podrían incluir otros elementos como el hardware de conexión en red, un almacenamiento donde se albergan las bases de datos, un servidor en el que se ejecuta la aplicación…
  • Sistema operativo: cada dispositivo de trabajo ejecuta un único sistema operativo.
  • Aplicaciones: ejecutadas localmente en el dispositivo o a través de red, desde un servidor de aplicaciones, pero siempre con algún componente local vinculado (un cliente que puede ser específico de la aplicación o algo más genérico, como un navegador web).
  • Datos y configuraciones de usuario: cada usuario tiene asociado un perfil que alberga tanto datos (correo, ofimática…) como configuraciones de las aplicaciones que usa (accesos directos, configuraciones de inicio, preferencias de ejecución, rutas predefinidas…)
  • Salida por pantalla: representación visual de las operaciones realizadas por el usuario.

En el modelo clásico la relación entre todos estos componentes presentaba dependencias de unos con respecto a otros. Estas dependencias eran, precisamente, la fuente de muchas de las limitaciones del modelo tradicional IT que las tecnologías de virtualización ayuda a superar.

Por ejemplo, las aplicaciones podían funcionar bien en una versión de sistema operativo, pero mal en otra, y al tratar de cambiar un sistema operativo para solucionar el problema de compatibilidad anterior surge uno nuevo, ya que el hardware a usar no reúne los requisitos mínimos para instalar la nueva versión de sistema operativo. Otra limitación clásica es que al usar otro dispositivo para acceder al sistema IT, el usuario no dispone de sus datos de usuario, o de la configuración de sus aplicaciones.

El modelo que propone la virtualización para el desarrollo de los sistemas IT, y para solventar todas esas limitaciones, incluye los mismos elementos, pero la diferencia fundamental estriba en que las tecnologías de virtualización los independiza entre sí.
De esta manera, por ejemplo, al usar un hardware virtual no estamos atados a los problemas de compatibilidad del equipo físico, al virtualizar la ejecución de las aplicaciones no importa sobre qué sistema operativo la estemos ejecutando, al virtualizar los perfiles de usuario no importa desde qué equipo esté trabajando el usuario…

Bajo el término virtualización se engloban toda una serie de tecnologías que afectan a los distintos elementos de los sistemas IT y de distintas formas.

Nota: en muchas ocasiones las soluciones de virtualización no se basan en una única tecnología, sino que varias de ellas cooperan para ofrecer una solución adecuada a las necesidades de cada entorno y situación.

En el modelo tradicional de ejecución de una aplicación los componentes hardware, sistema operativo, aplicación y visualización están indivisiblemente unidos, y son interdependientes.

Según los elementos de este modelo a los que afectan se definen varios tipos de virtualización:

Virtualización de hardware:

La virtualización de hardware consiste esencialmente en aislar el componente hardware físico del resto de componentes; de esta forma la instancia concreta instalada del sistema operativo, y las aplicaciones instaladas en el mismo, operarán de la misma forma, sea cuál sea el hardware físico sobre el que se ejecuten.

Para conseguir este objetivo las tecnologías de virtualización de hardware implementan una capa de software que crea una máquina virtual, o VM (Virtual Machine), que emula un equipo físico.

Esta máquina virtual opera a un nivel tan bajo que la mayor parte del software (Sistema operativo, aplicaciones…) lo perciben como un equipo físico real, con hardware real.

El hardware que presenta la máquina virtual es siempre el mismo, independientemente del hardware físico real subyacente, de esta manera se consigue la independencia total del sistema operativo virtualizado sobre el hardware real.

La virtualización de hardware es la más extendida y la más conocida de las tecnologías de virtualización, y ello se debe a que además de independizar al sistema operativo del hardware físico, la virtualización de hardware tiene otra enorme ventaja: la posibilidad de ejecutar más de un sistema operativo simultáneamente sobre un único equipo.
Esta capacidad es una de las claves fundamentales de la reducción de costes de TCO que promete a las empresas el uso de entornos IT virtualizados.

En función de en dónde se lleve a cabo la virtualización de hardware se habla de virtualización de servidores y virtualización de clientes.

Conceptualmente la diferencia fundamental entre ambas es el uso primordial al que están destinadas.

La virtualización de clientes normalmente se refiere a la creación de una máquina virtual en el mismo puesto de trabajo en que va a ser usada. Normalmente tiene como función la resolución de problemas de compatibilidad entre el sistema operativo de la máquina física y aplicaciones que se deben ejecutar. Para evitar estos problemas en el propio puesto de trabajo se crea una máquina virtual con el sistema operativo adecuado para evitar conflictos con la aplicación.

Virtualización de la presentación:

La virtualización de la presentación consiste esencialmente en aislar el componente interfaz de aplicación del resto de componentes (hardware físico, sistema operativo e instancia de aplicación); de esta forma la instancia concreta de la aplicación puede ser accedida desde cualquier dispositivo físico con cualquier sistema operativo y aunque no tenga la aplicación instalada.

La virtualización de la presentación se consigue mediante la virtualización de sesiones de trabajo. Dichas sesiones se crean y ejecutan en el contexto de hardware y sistema operativo de un equipo (normalmente un servidor) que implementa un componente de software que es capaz de entregar la salida correspondiente a la ejecución de las aplicaciones a equipos remotos.

Las sesiones pueden incluir un escritorio completo de trabajo, con varias aplicaciones ejecutándose simultáneamente, o limitarse exclusivamente a una única aplicación, lo que se denomina RemoteApp.

El acceso y la interacción a estas sesiones se realiza mediante el protocolo de red RDP (Remote Desktop Protocol), usado de manera extensa desde hace tiempo en las soluciones de tipo Terminal Server.

Virtualización de aplicaciones:

La virtualización de las aplicaciones consiste en aislar el componente “lógica de la aplicación” del componente sistema operativo.

El objetivo de esta virtualización es conseguir que las aplicaciones puedan funcionar correctamente con independencia de las características concretas del entorno software en el que se ejecutan. De esta manera se eliminan los problemas de compatibilidad entre aplicaciones, o entre componentes de aplicaciones, y otros errores típicos de la ejecución concurrente de aplicaciones.

Otros tipos de virtualización, como la de hardware o la de presentación, pueden resolver problemas de compatibilidad de aplicaciones con sistemas operativos, la virtualización de aplicaciones se usa para resolver problemas de incompatibilidad entre aplicaciones que deben ejecutarse en el mismo entorno hardware y de sistema operativo.

La virtualización de aplicaciones no virtualiza la presentación, es decir, el usuario sigue interactuando directamente con el equipo en el que se ejecuta la aplicación virtualizada. Para conseguir su objetivo la virtualización de aplicaciones crea un entorno específico de ejecución para cada instancia de aplicación. Cualquier recurso que la aplicación vaya a necesitar (dlls, claves de registro, controles ActiveX…) está disponible de manera exclusiva para ella.

Virtualización de escritorio:

Conceptualmente la virtualización de escritorio se puede definir como el aislamiento del entorno de ejecución de aplicaciones y servicios de un usuario o sistema. En realidad la virtualización de escritorio no es una tecnología más de virtualización, sino un conjunto de ellas, incluyendo muchas de las mencionadas en puntos anteriores, ya que el objetivo de conseguir un entorno de ejecución de aplicaciones y servicios independientes se puede conseguir de muchas maneras, y en diferentes grados.


Para más detalles visita la guía completa en el blog de TechNet de Microsoft

Virtualización en Microsoft: guía para profesionales TI
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