¿Qué es la virtualización de servidores?

¿Qué es la virtualización de servidores?

La virtualización de servidores es un proceso mediante el cual una empresa puede separar el software de servidor de su hardware y crear múltiples servidores virtuales con sus propios sistemas operativos y aplicaciones que se ejecutan en un único servidor físico. Cada servidor virtual está separado de los demás y se ejecuta de forma totalmente independiente, sin problemas de compatibilidad. La virtualización de servidores es la base subyacente del cloud computing y permite una amplia variedad de modelos de nube híbrida.

Virtualizando sus servidores, una empresa puede utilizar o proporcionar servicios de alojamiento web de manera rentable y aprovechar al máximo sus recursos de procesamiento, de almacenamiento y de red en toda su infraestructura. Debido a que los servidores rara vez utilizan toda su potencia de procesamiento las 24 horas del día, muchos de los recursos del servidor no se aprovechan. De hecho, algunos expertos dicen que no es raro que un servidor se utilice solo entre el 15% y el 25% en un momento dado. Los servidores pueden permanecer inactivos durante horas o días mientras las cargas de trabajo se distribuyen a un pequeño porcentaje de todo el conjunto de servidores de una empresa. Estos servidores inactivos ocupan un espacio valioso en el centro de datos y su mantenimiento conlleva un consumo de energía y la atención y el esfuerzo de los trabajadores de TI.

Mediante la virtualización de servidores, una empresa puede cargar un único servidor físico con docenas de servidores virtuales (también llamados máquinas virtuales o MV) y garantizar que los recursos de ese servidor se utilicen de un modo más eficaz. Ahora, un centro de datos puede ser más eficiente con menos máquinas físicas. Mediante la virtualización, las empresas pueden mantener con facilidad los recursos utilizados y adaptarse de forma dinámica a las necesidades de cada carga de trabajo conforme cambia.

¿Qué es un servidor virtual?

Un servidor virtual es una "instancia" virtualizada en un servidor físico determinado. Es un espacio independiente con su propio sistema operativo, políticas, aplicaciones y servicios. Aunque actúa de forma autónoma, reside en un único servidor con otras máquinas virtuales y comparte recursos de software y hardware con esas otras máquinas mediante el uso de un hipervisor. Cada servidor virtual se considera un invitado del servidor físico principal, que es el host. 

Cómo funciona la virtualización de servidores

Un administrador de TI puede crear varias máquinas virtuales en un único servidor físico y configurar cada una de ellas de forma independiente. El administrador lo hace empleando un hipervisor, también denominado monitor de máquina virtual. Además de permitir el aislamiento del software del servidor de su hardware, el hipervisor actúa como controlador y organiza, gestiona y asigna recursos entre todas las máquinas virtuales del servidor host.

Mediante la abstracción, el hipervisor organiza todos los recursos de procesamiento (como interfaces de red, almacenamiento, memoria y procesadores) y le otorga un alias lógico a cada recurso. El hipervisor utiliza esos recursos para crear servidores virtuales o MV. Cada MV se compone de procesadores virtualizados, memoria, almacenamiento y herramientas de red, y aunque reside junto a muchas otras MV, no se "percata" de que es solo una de muchas. Actúa de forma totalmente independiente, como si se tratara de un único servidor físico.

Ahora la empresa tiene un servidor físico con múltiples equipos independientes y completamente funcionales trabajando en su interior. El servidor host puede tener máquinas virtuales con distintos sistemas operativos y una amplia variedad de aplicaciones y sistemas que normalmente no funcionan juntos.   

Dado que el hipervisor supervisa todas las máquinas virtuales del servidor host, también puede reasignar recursos según sea necesario. Si, por ejemplo, una máquina virtual permanece inactiva durante la noche, sus recursos de procesamiento y de almacenamiento se pueden reasignar a otra máquina virtual que podría necesitar recursos adicionales durante ese tiempo. Así, los recursos del servidor se aprovechan mucho mejor.

Las máquinas virtuales también pueden trasladarse a otros servidores host si es necesario mediante una simple operación de duplicación o clonación. El único límite a la cantidad de máquinas virtuales que puede alojar un servidor host son los recursos de procesamiento de que dispone, de modo que los equipos más nuevos y con más recursos pueden dar soporte a más máquinas virtuales.

La virtualización de servidores es un componente crítico del cloud computing. De hecho, muchos expertos consideran a la virtualización de servidores uno de los principales pilares del cloud computing (junto con otros componentes como la automatización, el autoservicio y la supervisión de extremo a extremo). La virtualización hace posible el cloud computing porque permite dividir los recursos de un servidor entre múltiples máquinas virtuales y permite a las empresas conseguir el escalado ultrarrápido que precisan sin renunciar al aislamiento de la carga de trabajo. 

Tipos de virtualización de servidores

Hay tres tipos de virtualización de servidores, y la diferencia radica principalmente en el grado de aislamiento de cada MV.

• Virtualización completa: este tipo de virtualización de servidores se parece más a lo descrito anteriormente. Los recursos de un servidor host físico se dividen para crear múltiples máquinas virtuales que están totalmente separadas entre ellas y actúan de forma independiente, sin ningún conocimiento de las otras máquinas virtuales del host. El hipervisor de este tipo a menudo se denomina hipervisor básico, ya que se instala directamente sobre el hardware físico y actúa como una capa entre el hardware y las máquinas virtuales y sus sistemas operativos exclusivos. El único inconveniente posible de este tipo es que el hipervisor tiene sus propias necesidades de recursos y, a veces, puede provocar una desaceleración del rendimiento. Con la virtualización completa, el servidor host no necesita tener un sistema operativo.
• Paravirtualización: en este tipo, las máquinas virtuales no son completamente ajenas entre sí en el servidor host. Si bien las máquinas virtuales están aisladas hasta cierto punto, aún funcionan juntas a través de la red. Dado que las máquinas virtuales hacen parte del trabajo de asignar recursos por sí mismas, el hipervisor requiere menos potencia de procesamiento para gestionar todo el sistema. La paravirtualización requiere que el servidor host tenga un sistema operativo y trabaje de forma conjunta con el hipervisor a través de comandos hiperllamada, lo que permite al hipervisor crear y gestionar las máquinas virtuales.Este tipo surgió en respuesta a los problemas de rendimiento experimentados por los primeros hipervisores físicos. En lugar de instalarse directamente sobre el hardware físico del servidor host, el hipervisor se convierte en una capa entre el sistema operativo del servidor host y las máquinas virtuales. Hoy en día la paravirtualización se utiliza con menos frecuencia, ya que los servidores modernos se diseñan para soportar y trabajar de forma más eficaz con hipervisores físicos.
• Virtualización alojada o a nivel de sistema operativo: este tipo de virtualización elimina por completo la necesidad de un hipervisor. Todas las capacidades de virtualización están habilitadas por el sistema operativo del servidor host, que sustituye al hipervisor. Una limitación de este tipo es que, si bien cada MV puede seguir funcionando de forma independiente, todas deben utilizar el mismo sistema operativo que el servidor host. Eso significa que también comparten los binarios y bibliotecas comunes del sistema operativo host. Si bien se considera el método más básico de virtualización de servidores, también se puede gestionar y mantener con menos recursos que los otros tipos. Al no tener que duplicar un sistema operativo para cada máquina virtual, esta virtualización a nivel de sistema operativo permite dar soporte a miles de máquinas virtuales en un solo servidor. Sin embargo, una desventaja es que este tipo da como resultado un único punto de fallo. Si el sistema operativo host es atacado o deja de funcionar por cualquier motivo, todas las máquinas virtuales también se verán afectadas. 

Beneficios de la virtualización de servidores

Los beneficios de la virtualización de servidores incluyen:

• Uso más eficaz de los recursos del servidor, con menos necesidad (y costes) de hardware físico
• Ahorro de costes mediante la consolidación de servidores, reducción del espacio físico del hardware y eliminación de recursos desperdiciados o inactivos
• Mayor versatilidad del servidor gracias a la capacidad de generar máquinas virtuales con diferentes sistemas operativos y aplicaciones
• Mayor rendimiento de las aplicaciones gracias a la capacidad de utilizar máquinas virtuales para cargas de trabajo específicas
• Implementar cargas de trabajo con más rapidez gracias a la duplicación y clonación de máquinas virtuales rápidas y sencillas, y flexibilidad para mover máquinas virtuales a diferentes servidores host si fuera necesario
• Aumento de la productividad y eficiencia de TI al reducir la proliferación de servidores y la compleja gestión y mantenimiento de una gran cantidad de servidores físicos
• Beneficios adicionales de copia de seguridad y recuperación ante desastres con una fácil replicación de máquinas virtuales existentes, instantáneas y la posibilidad de moverlas como se prefiera
• Menor consumo energético, al reducir la cantidad de máquinas físicas que ocupan espacio y requieren refrigeración y energía
• Reducción de las amenazas a la seguridad gracias al aislamiento de cada MV en un servidor host. Si una máquina virtual recibe un ataque, las demás no tienen por qué verse comprometidas

Desafíos de la virtualización de servidores

A pesar de los numerosos beneficios de la virtualización de servidores, todavía plantean algunos desafíos:

• La concesión de licencias de software puede ser compleja (y costosa) porque un servidor físico quizá aloje docenas de máquinas virtuales diferentes con una amplia gama de aplicaciones y servicios; por ejemplo, la virtualización completa del servidor significa que cada MV tiene su propio sistema operativo y cada sistema operativo requiere una licencia independiente
• Un fallo del servidor host puede afectar de forma negativa a todas sus máquinas virtuales: por ejemplo, caen 10 aplicaciones en lugar de una sola
• La expansión de las máquinas virtuales puede convertirse en un problema si el departamento de TI no está al tanto de dónde están las MV y de cómo y cuándo se utilizan. Por ejemplo, es tan fácil crear nuevas instancias que muchas máquinas virtuales se utilizan temporalmente para realizar pruebas y luego se abandonan cuando ya no se necesitanPero si no se eliminan del sistema, podrían permanecer en segundo plano y seguir consumiendo energía y recursos que las máquinas virtuales activas sí precisan
• Si las máquinas virtuales no se planifican y se crean con previsión, el rendimiento del servidor puede ralentizarse si hay demasiadas máquinas virtuales en el host que necesitan muchos recursos, especialmente en lo relativo a redes y memoria

¿Es segura la virtualización de servidores?

La virtualización de servidores tiene algunas ventajas inherentes en cuanto a seguridad. Por ejemplo, los datos se almacenan en un lugar centralizado que es bastante sencillo de gestionar, en lugar de dejarse en dispositivos de usuario final o de edge no autorizados o menos seguros. El aislamiento entre máquinas virtuales también ayuda a mantener aislados los ataques, el malware, los virus y otras posibles amenazas.

Gracias al control de acceso granular de la virtualización, el departamento tecnológico tiene un mayor grado de control sobre quién puede acceder a los datos almacenados en el sistema. A menudo, se utiliza microsegmentación para ofrecer a los usuarios acceso solo a aplicaciones o recursos específicos, hasta el nivel de una única carga de trabajo. Además, la virtualización de escritorios ayuda a garantizar que el personal de TI siga siendo responsable de actualizar y parchear los sistemas operativos y las aplicaciones, algo que los usuarios finales tal vez no puedan controlar por sí solos.

Los hipervisores reducen los riesgos de seguridad al disminuir la superficie de ataque en comparación con las soluciones de hardware, gracias a su capacidad de funcionamiento con menos recursos.Además, se actualizan automáticamente, lo cual ayuda a mantenerlos protegidos de las amenazas que surjan.

Por otro lado, la virtualización de servidores también puede presentar algunos riesgos de seguridad. Uno de los más comunes es simplemente la mayor complejidad de un entorno virtualizado. Dado que las máquinas virtuales se pueden duplicar y las cargas de trabajo se pueden mover a diferentes ubicaciones con bastante facilidad, es más difícil para el personal de TI cumplir con las buenas prácticas de seguridad o incluso mantener configuraciones o políticas consistentes en todo el ecosistema.

La expansión de las máquinas virtuales también puede suponer un riesgo para la seguridad. Esas máquinas virtuales inactivas y abandonadas no solo continúan consumiendo recursos y energía, sino que es poco probable que sean parcheadas o actualizadas, lo cual las deja en situación de vulnerabilidad y con un gran riesgo potencial de ataque.

Si bien el aislamiento entre máquinas virtuales puede reducir de algún modo los riesgos de seguridad, no reduce el efecto de un ataque de denegación de servicio distribuido (DDoS). Si un ataque DDoS afecta el rendimiento de una máquina virtual al atacarla con una avalancha de tráfico malicioso, las otras máquinas virtuales que comparten los recursos de ese servidor host también se verán afectadas.

El departamento de TI puede reducir los riesgos de seguridad que presenta la virtualización de servidores con algunas buenas prácticas, que incluyen mantener actualizado el software y firmware en todo el sistema, instalar y actualizar antivirus y otro software diseñado para soluciones de virtualización, estar al tanto de quién accede al sistema, cifrar el tráfico de red, eliminar máquinas virtuales no utilizadas, realizar copias de seguridad periódicas de máquinas virtuales y servidores físicos y definir e implementar una política de usuario clara y detallada para máquinas virtuales y servidores host.

Casos de uso de virtualización de servidores

• Consolidación del centro de datos: al virtualizar servidores, una empresa puede reducir su necesidad de hardware físico y también reducir los costes de alimentación y refrigeración.
• Entornos de prueba: es tan fácil crear nuevas instancias de MV y aprovisionarlas que muchas empresas las utilizan para iniciativas de desarrollo y prueba.
• Virtualización de escritorios: la infraestructura de escritorios virtualizados ofrece los beneficios de flexibilidad, gestión centralizada, mayor seguridad y sencillez.
• Copia de seguridad y recuperación ante desastres: la virtualización es una forma excelente de abordar la copia de seguridad y la recuperación ante desastres porque simplifica la realización de copias de seguridad y la toma de instantáneas de las máquinas virtuales que se pueden recuperar rápidamente si ocurre un desastre.
• Cloud computing: el cloud computing depende en gran medida de la virtualización y la automatización.
• Mayor disponibilidad: la migración en vivo de máquinas virtuales permite a las empresas mover una máquina virtual de un servidor físico a otro sin interrumpir los servicios. La virtualización también garantiza que los sistemas y aplicaciones críticos permanezcan en funcionamiento incluso durante los ciclos de mantenimiento o cuando se prueban nuevos desarrollos.
• Soporte para múltiples plataformas: con la virtualización, las empresas pueden ejecutar una variedad de cargas de trabajo con diferentes sistemas operativos sin la necesidad de hardware dedicado al propio SO. 

Implementación de la virtualización de servidores

Al planificar la implementación de la virtualización de servidores en una empresa, hay que tener en cuenta algunos pasos importantes. A continuación se detallan algunas buenas prácticas que pueden ayudar:

• Crear un plan: asegúrese de que todas las partes interesadas comprendan perfectamente cómo y por qué la empresa necesita una plataforma de virtualización antes de lanzarse a una iniciativa de este calibre. Plantéese los costes y las posibles complejidades. ¿Cómo encaja en su plan de negocios?
• Estudiar lo que hay disponible: es importante evaluar el hardware y las soluciones para tener una idea del alcance de su proyecto. ¿Qué soluciones hay disponibles? ¿Qué utilizan sus competidores? Si se actúa con la debida diligencia en este momento, la implantación será un éxito.
• Probar y experimentar: debe probar cualquier solución potencial para ver cómo funciona en el mundo real y cómo afecta a sus operaciones diarias. ¿Puede el departamento de TI gestionar fácilmente el trabajo que generará? El departamento tecnológico debe sentirse cómodo con cualquier solución antes de tomar una decisión de compra. Ellos serán quienes lo gestionen y lo mantengan en funcionamiento y deben ser conscientes de los posibles obstáculos y desafíos que presentará cualquier solución.
• Plantearse las necesidades del negocio: ¿la solución propuesta satisface las necesidades de virtualización únicas de su empresa? ¿Cómo afectará a la seguridad, el cumplimiento, los planes de recuperación ante desastres, etc. de su infraestructura de TI? El departamento de TI debe conocer a fondo las implicaciones de la solución en todo su ecosistema.
• Empezar poco a poco y escalar: si su empresa es nueva en la virtualización, es una buena idea experimentar con una implementación pequeña en sistemas no críticos para que el departamento de TI pueda aprender lo que se requiere para ejecutarlo y gestionarlo día a día.
• Desarrollar un conjunto de directrices: deberá reflexionar sobre el aprovisionamiento de MV, así como en sus ciclos de vida y cómo se supervisarán. Las directrices lo ayudarán a mantenerse dentro de los presupuestos, evitar el desperdicio de recursos y la proliferación de máquinas virtuales y cumplir con los comportamientos y responsabilidades acordados para mantener el sistema.
• Seleccionar las herramientas adecuadas: incluso después de decidirse por una plataforma de virtualización, deberá plantearse la posibilidad de obtener herramientas adicionales que le ayuden a aprovechar las funciones más avanzadas de la solución y gestionar mejor el sistema.
• No olvidar la automatización: asegúrese de que el personal de TI comprenda bien las prácticas y herramientas de automatización, porque esta va de la mano con la virtualización. 

¿Cuáles son las buenas prácticas para gestionar máquinas virtuales?

Si bien uno de los beneficios de la virtualización de servidores es que centraliza y simplifica la gestión de servidores, también puede presentar algunos desafíos, especialmente si su personal tecnológico no está familiarizado con las técnicas y prácticas de virtualización. A continuación, se presentan algunas prácticas recomendadas para gestionar máquinas virtuales de manera eficiente.

Reducir la expansión de las MV mediante la gestión de autoservicio: como se ha mencionado anteriormente en este artículo, es muy fácil crear máquinas virtuales y todavía más fácil olvidarse de ellas una vez que ya no están activas. Al confiar en la gestión de autoservicio de máquinas virtuales, deja en manos del usuario final la responsabilidad de eliminar esas máquinas virtuales que no utiliza. El autoservicio hace que tengan que solicitar sus propias máquinas virtuales, de modo que les resulta más fácil gestionarlas (y eliminarlas).

Emplear plantillas para ajustar el tamaño de las máquinas virtuales: puede resultar tentador crear máquinas virtuales con más recursos de los que realmente precisan. Por ejemplo, añadir CPU no conducirá necesariamente a un mejor rendimiento, pero es muy probable que sí desperdicie recursos. La creación de plantillas de MV para funciones específicas puede ayudar a reducir la tendencia al sobreaprovisionamiento.

Encontrar las herramientas adecuadas para ayudar a supervisar el rendimiento: las herramientas que vienen con su hipervisor y plataforma de virtualización pueden ofrecerle una buena visión del rendimiento de las MV. Pero a medida que los entornos escalan y crecen, necesitará herramientas más sólidas que puedan ofrecer una visión más profunda de las máquinas virtuales que no se utilizan, así como información sobre la efectividad de la implementación y el rendimiento general.

Proporcionar los permisos adecuados para mantener la seguridad de las máquinas virtuales: en un entorno virtualizado, el departamento de TI puede delegar tareas de gestión a otros usuarios, pero es importante que estos sean los adecuados. Asegúrese de poder configurar una jerarquía que muestre qué partes de su infraestructura requieren cada permiso. Deberá permitir la asignación sencilla de permisos, así como su revocación con la misma facilidad cuando sea necesario.

Habilitar el acceso remoto a través de VPN y autenticación multifactor: dado que los modelos de trabajo híbridos han llevado a que más personas trabajen desde casa, es importante tener una buena manera de acceder al entorno virtualizado de forma remota. Se recomienda una conexión VPN con autenticación multifactor.

Utilizar una plataforma de copia de seguridad y restauración diseñada para máquinas virtuales: al realizar una copia de seguridad de un servidor host con máquinas virtuales, asegúrese de elegir una plataforma de copia de seguridad que le ofrezca la capacidad de restaurar archivos de máquinas virtuales individuales. 

Nutanix y la virtualización de servidores

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