Maquinas Virtuales Cuellar Sánchez Jesús. Pinto López Luis Tonatiuh. ESTRUCTURA Y PROGRAMACIÓN DE COMPUTADORAS. Grupo: 08. Prof.: Huerta Molina Samuel. Hecho por Jesús y Luis.1

Conceptos Básicos Sobre la Virtualización “Virtualización” Se puede definir la “Virtualización” como la tecnología que permite ejecutar Maquinas Virtuales con diferentes sistemas operativos en una misma maquina física. Dicha Virtualización se puede implementar por software o por hardware siendo la virtualización por software la mas extendida y versátil. VMM (Virtual Machine Monitor). La historia de la virtualización comenzó en la década de los 60 en entornos mainframe de IBM, en los que se virtualizaban todos los interfaces de Hardware de sistema con VMM (Virtual Machine Monitor). Que permitían ejecutar maquinas virtuales con las que se ejecutaba una estancia del sistema propietario de IBM. Hecho por Jesús y Luis.2

Cuando se crea una Maquina Virtual, esta se comunica con la maquina física a través de la capa de virtualización, cada una de las maquinas virtuales que se generen estarán aisladas unas de las otras y se mapeara desde el hardware, la capacidad de procesamiento memoria dispositivos de red y discos asociados a cada una de ellas. Los recursos que están asociados a una maquina virtual, pueden ser modificados debido a que por necesidades de computación o conexión, sea necesario asociar mas cantidades de procesamiento, ya sea de los dispositivos de la maquina física como de la memoria virtual y dependiendo de la solución utilizada en maquina será necesario pararla añadir mas recursos y después volverla a ejecutar.

Virtualización sin sistema Operativo anfitrión. Esquema original Mainframe IBM. (Hypervisor) Hypervisor (Arquitectura de tipo 1). Un Hypervisor es una capa de software que se sitúa justo encima del hardware y por debajo de uno o mas SO. Su misión es proporcionar ambientes asilados de ejecución, o particiones dentro de las cuales pueden ejecutarse maquinas virtuales con sistemas operativos “invitados”. A cada partición se le asignan recursos de hardware como memoria, ciclos de procesador y dispositivos el Hypervisor controla el acceso al hardware subyacente pudiendo ser un SO modificado o un elemento de firmware (en este ultimo al no haber SO pueden ejecutarse aplicaciones solo en las VM). Aunque esta tecnología ofrece mayor estabilidad, el echo de que los drivers se encuentren en esa zona sensitiva pueden ser vulnerados fácilmente. Hypervisor (Arquitectura de tipo 1). Un Hypervisor es una capa de software que se sitúa justo encima del hardware y por debajo de uno o mas SO. Su misión es proporcionar ambientes asilados de ejecución, o particiones dentro de las cuales pueden ejecutarse maquinas virtuales con sistemas operativos “invitados”. A cada partición se le asignan recursos de hardware como memoria, ciclos de procesador y dispositivos el Hypervisor controla el acceso al hardware subyacente pudiendo ser un SO modificado o un elemento de firmware (en este ultimo al no haber SO pueden ejecutarse aplicaciones solo en las VM). Aunque esta tecnología ofrece mayor estabilidad, el echo de que los drivers se encuentren en esa zona sensitiva pueden ser vulnerados fácilmente. VMM de tipo 1 Hecho por Jesús y Luis.4

VMM de tipo 2 Virtualización a partir de un sistema operativo anfitrión: Virtualización a partir de un sistema operativo anfitrión: También llamada de tipo 2, se instala un sistema operativo (Hardware) y a partir de el se crea un VMM ya sea por la instalación de un software adicional o bien una funcionalidad propia del SO. Una alternativa es el sistema hibrido en el cual tanto el SO anfitrión como las VMM se ejecutan directamente sobre el hardware y hacen que mejore el rendimiento de las VMM. La flexibilidad que ofrece es que al tener un SO instalado podrían ejecutarse aplicaciones sin entornos de virtualización a la par con las VM, por el contrario la sobrecarga que produce esta arquitectura debido a sus capas es muy alta y el rendimiento menor que con otras soluciones. Una alternativa es el sistema hibrido en el cual tanto el SO anfitrión como las VMM se ejecutan directamente sobre el hardware y hacen que mejore el rendimiento de las VMM. Virtualización a partir de un sistema operativo anfitrión: Virtualización a partir de un sistema operativo anfitrión: También llamada de tipo 2, se instala un sistema operativo (Hardware) y a partir de el se crea un VMM ya sea por la instalación de un software adicional o bien una funcionalidad propia del SO. Una alternativa es el sistema hibrido en el cual tanto el SO anfitrión como las VMM se ejecutan directamente sobre el hardware y hacen que mejore el rendimiento de las VMM. La flexibilidad que ofrece es que al tener un SO instalado podrían ejecutarse aplicaciones sin entornos de virtualización a la par con las VM, por el contrario la sobrecarga que produce esta arquitectura debido a sus capas es muy alta y el rendimiento menor que con otras soluciones. Una alternativa es el sistema hibrido en el cual tanto el SO anfitrión como las VMM se ejecutan directamente sobre el hardware y hacen que mejore el rendimiento de las VMM.

Capa de Virtualización (Tipo 2) SO Nativo “Base” Capa aplicativa VM MVS DOS UNIX Equipo de Cómputo (Hardware) VMM de tipo 2 Hecho por Jesús y Luis.6

 Virtualización a nivel de Bibliotecas. Es un tipo de virtualización que solo se realiza en alguna parte del SO, a partir de Bibliotecas consiguiendo así una capa de compatibilidad que emula otro SO o bien ejecuta binarios de un SO distinto. Wine por ejemplo: MS office binario de WIN32 dentro de un distro LINUX

Virtualización por emulación: Se pueden emular partes o dispositivos completos. Modo Full system emulation: En este modo se puede emular un dispositivo completo, por ejemplo un ordenador. User mode: En el que se pueden lanzar procesos compilados para un procesador (de esta manera un binario compilado para SPARC podría ejecutarse en un entorno LINUX).  Virtualización por Emulación. Hecho por Jesús y Luis.8

Esquemas de Virtualización completa microkernelizada y Paravirtualizada. Además de las arquitecturas de virtualización básica existe una diferencia a la hora de escribir un Hypervisor y se divide en 2 tipos: “Virtualización” (Completa o Full Virtualization). Proporciona una capa intermedia que interviene en el acceso a los recursos de hardware permitiendo la operación de múltiples SO entre si, no obstante esta requiere que la VM capture y emule todas las instrucciones privilegiadas afectando negativamente el rendimiento. “Para Virtualización” En este modo se emplea un sistema mas moderno y eficaz en la gestión de recursos, el SO virtualizado se da cuenta del entorno en el que se ejecuta y se adapta para aprovecharlo de este modo las llamadas privilegiadas no producen tanta sobrecarga y hay menos perdida de rendimiento. Cuando se utiliza virtualización en el hardware de procesadores actuales como AMD-V o Intel VT no será necesario que el Hypervisor se ejecute con para virtualización. Además de las arquitecturas de virtualización básica existe una diferencia a la hora de escribir un Hypervisor y se divide en 2 tipos: “Virtualización” (Completa o Full Virtualization). Proporciona una capa intermedia que interviene en el acceso a los recursos de hardware permitiendo la operación de múltiples SO entre si, no obstante esta requiere que la VM capture y emule todas las instrucciones privilegiadas afectando negativamente el rendimiento. “Para Virtualización” En este modo se emplea un sistema mas moderno y eficaz en la gestión de recursos, el SO virtualizado se da cuenta del entorno en el que se ejecuta y se adapta para aprovecharlo de este modo las llamadas privilegiadas no producen tanta sobrecarga y hay menos perdida de rendimiento. Cuando se utiliza virtualización en el hardware de procesadores actuales como AMD-V o Intel VT no será necesario que el Hypervisor se ejecute con para virtualización. Hecho por Jesús y Luis.9

Se podrían definir distintas tecnologías para poder realizar la virtualización a distintos niveles y con distintas posibilidades (no solo la creación de maquinas virtuales): Virtualización por hardware. Particionamiento Físico Virtualización de procesadores. Virtualización por SO (VM) Virtualización por particiones del SO. Virtualización de recursos.

Desarrollo y pruebas Recuperación ante desastres Consolidación de Servidores Portabilidad de aplicaciones Hecho por Jesús y Luis.11

Disminución del costo del equipo (hardware)Aumento de la utilización de servidoresReducción del tiempo de despliegue de servidoresIncremento de la flexibilidad y escalabilidadAlta disponibilidadIncrementa la productividadGestión de las maquinas virtuales Hecho por Jesús y Luis.12

Rendimiento Inferior Imposibilidad de usar hardware que no este gestionado o soportado por el Hypervisor Hardware virtual obsoletoNo se dispone de aceleración de video por hardwareDesaprovechamiento de recursosSistema operativo anfitrión de rol critico Hecho por Jesús y Luis.13

VM a analizar: Teniendo claro el concepto de “Virtualización”, se puede definir a una maquina virtual como un software capaz de emular un ordenador dentro de otro sin necesidad de gasto en dispositivos físicos extra, por medio de este software es posible instalar sistemas operativos(invitados), dentro de otro(anfitrión). Siendo así una maquina virtual no tiene dispositivos ni procesador o memoria únicamente lo simula. A pesar de ser una simulación la maquina virtual al ser instalada nos permite manipular los sistemas dentro de ella como si se tratase de uno físico pudiendo formatear particiones, trabajar con archivos de disco (ISO,BIN,CUE) o incluso instalar dispositivos y compartir datos dependiendo de la maquina virtual con la que se trabaje, todo ello claro depende de los recursos de memoria que se le asignen a dicha maquina lo cual en el mayor de los casos siempre se indica con un nivel recomendado por el programa de virtualización. Teniendo claro el concepto de “Virtualización”, se puede definir a una maquina virtual como un software capaz de emular un ordenador dentro de otro sin necesidad de gasto en dispositivos físicos extra, por medio de este software es posible instalar sistemas operativos(invitados), dentro de otro(anfitrión). Siendo así una maquina virtual no tiene dispositivos ni procesador o memoria únicamente lo simula. A pesar de ser una simulación la maquina virtual al ser instalada nos permite manipular los sistemas dentro de ella como si se tratase de uno físico pudiendo formatear particiones, trabajar con archivos de disco (ISO,BIN,CUE) o incluso instalar dispositivos y compartir datos dependiendo de la maquina virtual con la que se trabaje, todo ello claro depende de los recursos de memoria que se le asignen a dicha maquina lo cual en el mayor de los casos siempre se indica con un nivel recomendado por el programa de virtualización.

Virtual Pc Es un programa propietario desarrollado por “Connectics” y comprado por Microsoft para crear maquinas virtuales en equipos de sobremesa o portátiles que no sean servidores. Se puede ejecutar en general en cualquier versión de Windows desde Windows server 2003 o posterior y soporta cualquier versión de la familia de sistemas operativos de Microsoft y algunas versiones de OS/2. Hecho por Jesús y Luis.15

Requerimientos: Procesador AMD Athlon Dual Core X2 a 1.50 Ghz o Intel Celeron 2GB De Memoria RAM Hardware de Virtualización Activado (recomendado, aunque no es necesario) Tarjeta de video con por lo menos 64 MB de VRam Resolución de pantalla 800 x 600 Conexión a Internet de banda ancha 48,5 MB libres En el disco duro (se recomiendan 2 GB para la instalación de sistemas virtuales) No se soporta Windows Vista Starter, Home Basic ni Home Premium. En el caso de Windows 7, es igual que en Windows Vista Procesador AMD Athlon Dual Core X2 a 1.50 Ghz o Intel Celeron 2GB De Memoria RAM Hardware de Virtualización Activado (recomendado, aunque no es necesario) Tarjeta de video con por lo menos 64 MB de VRam Resolución de pantalla 800 x 600 Conexión a Internet de banda ancha 48,5 MB libres En el disco duro (se recomiendan 2 GB para la instalación de sistemas virtuales) No se soporta Windows Vista Starter, Home Basic ni Home Premium. En el caso de Windows 7, es igual que en Windows Vista Pros y Contras: Pros: Familiar para usuarios Windows, integración con plataformas Microsoft correcta, soporte y documentación abundantes. Admiten drivers de los sistemas a emular. Contras: Consumo excesivo de recursos, inestabilidad bajo ciertas condiciones de contorno, despliegue y ejecución lentos, virtualización dificultosa o imposible de algunos entornos derivados de UNIX. Su código es propietario y se comercializa bajo modelo de licencias. Únicamente dispone de versiones para Windows y Mac OS X. Pros: Familiar para usuarios Windows, integración con plataformas Microsoft correcta, soporte y documentación abundantes. Admiten drivers de los sistemas a emular. Contras: Consumo excesivo de recursos, inestabilidad bajo ciertas condiciones de contorno, despliegue y ejecución lentos, virtualización dificultosa o imposible de algunos entornos derivados de UNIX. Su código es propietario y se comercializa bajo modelo de licencias. Únicamente dispone de versiones para Windows y Mac OS X.

Consideraciones Importantes: Para poder instalar Virtual pc en tu ordenador debes contar con una versión activada y validada de Windows y en el caso de vista y 7 debe ser superior a Home Premium, del mismo modo tu pc debe soportar Hardware D.E.P y Hardware Virtualization preferentemente.

Descarga en: es/download/details.aspx?id=3702 Hecho por Jesús y Luis.18

Virtual Box Es un software de virtualización para las arquitecturas x86/amd64, creada por la empresa alemana innotek GmbH. Ahora es desarrollado por Oracle Corporation. Virtual Box sirve para poder instalar otros sistemas operativos “invitados” dentro de un sistema “anfitrión”, cada uno por separado y con su propio ambiente virtual. Virtual Box es de licencia GNU General Public License (GPL) Hecho por Jesús y Luis.19

Características Sistemas Operativos anfitriones soportados (más notables): Linux, Mac OS X, OS/2 Warp, Microsoft Windows, y Solaris Sistemas Operativos invitados soportados (más notables): FreeBSD, Linux, OpenBSD, OS/2 Warp, Windows, Solaris, MS-DOS Los discos duros de los sistemas invitados son almacenados en los sistemas anfitriones como archivos individuales en un contenedor llamado Virtual Disk Image, son incompatible con los demás softwares de virtualización. Puede montar imágenes ISO como unidades virtuales ópticas de CD o DVD, o un disquete. Se permite aceleración en 3D, pantalla completa, hasta 4 placas PCI Ethernet, integración con teclado y ratón.

Requisitos Un procesador al menos de 2.2 Ghz, lo suficientemente rápido para soportar la carga. Memoria RAM mínima de 512Mb, pero depende mucho de que sistema operativo invitado se vaya a usar. Espacio en disco duro de 30 Mb (sólo para Virtual Box) pero se necesita mucho más para el sistema operativo invitado El sistema operativo anfitrión sea soportado (incluyendo la arquitectura Intel/AMD64) y un sistema operativo anfitrión soportado Hecho por Jesús y Luis.21

Lo bueno y lo malo de Virtual Box Lo bueno: GPL (General Public Licence) Actualización constante y cada vez mas compatible Variedad de sistemas operativos invitados soportados Fácil de utilizar Documentación completa Configuración de red con distintas opciones Entorno grafico atractivo Muy estable al momento de virtualizar el S.O. Ahorro de dinero en hardware (y electricidad) Lo malo: Configuración de resolución un poco estática No reconoce algunos distros de Linux que son poco conocidos Dependiendo de la máquina anfitrión, corre mejor o peor

Virtual Box Hecho por Jesús y Luis.23

Descarga en: Hecho por Jesús y Luis.24

“Gracias por su atención”