PDF de programación - Máquinas Virtuales

Máquinas Virtuales

Antonio Carrillo Ledesma y Karla Ivonne González Rosas

November 11, 2016

Máquinas Virtuales

Índice

1 Máquinas Virtuales

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2
1.1 Tipos de Máquinas Virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2 Aplicaciones de las Máquinas Virtuales de Sistema . . . . . . .
4
1.3 Técnicas de Virtualización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.4 ¿Qué Necesito para Usar una Máquina Virtual? . . . . . . . .
6
1.5 ¿Cómo Funciona una Máquina Virtual? . . . . . . . . . . . . .
6
1.6 Ventajas y Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.1 Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.6.2 Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.7 Uso de Máquinas Virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2 Software Libre y Propietario

26
2.1 Software Libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2 Software Propietario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3 Implicaciones Económico-Políticas . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.1.1 Tipos de Licencias

3 Bibliografía

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Antonio Carrillo Ledesma

Máquinas Virtuales

1 Máquinas Virtuales

Entendamos por una máquina virtual a un Software (véase [10], [11], [9] y
[8]) que simula a una computadora y puede instalar y usar otros sistemas
operativos de forma simultanea como si fuese una computadora real sobre
nuestro sistema operativo1.

Una característica esencial de las máquinas virtuales es que los procesos
que ejecutan están limitados por los recursos y abstracciones proporcionados
por ellas. Estos procesos no pueden escaparse de esta "computadora vir-
tual". Uno de los usos domésticos más extendidos de las máquinas virtuales
es ejecutar sistemas operativos para "probarlos". De esta forma podemos
ejecutar un sistema operativo que queramos probar (GNU/Linux, por ejem-
plo) desde nuestro sistema operativo habitual (Windows 7 por ejemplo) sin
necesidad de instalarlo directamente en nuestra computadora y sin miedo a
que se desconfigure el sistema operativo primario.

1.1 Tipos de Máquinas Virtuales
Las máquinas virtuales se pueden clasificar en dos grandes categorías según
su funcionalidad y su grado de equivalencia a una verdadera máquina:

• Máquinas virtuales de sistema (en inglés System Virtual Machine).
También llamadas máquinas virtuales de Hardware, permiten a la má-
quina física subyacente multiplicarse entre varias máquinas virtuales,
cada una ejecutando su propio sistema operativo. A la capa de Software
que permite la virtualización se la llama monitor de máquina virtual o
hypervisor. Un monitor de máquina virtual puede ejecutarse o bien di-
rectamente sobre el Hardware o bien sobre un sistema operativo ("host
operating system").

• Máquinas virtuales de proceso (en inglés Process Virtual Machine).
A veces llamada "máquina virtual de aplicación", se ejecuta como un
proceso normal dentro de un sistema operativo y soporta un solo pro-
ceso. La máquina se inicia automáticamente cuando se lanza el proceso
que se desea ejecutar y se detiene para cuando éste finaliza. Su obje-
tivo es el de proporcionar un entorno de ejecución independiente de

1Tal y como puede verse reflejado en la definición de máquina virtual, en este texto nos
estamos focalizando en las maquinas virtuales de sistema. Existen otro tipo de máquinas
virtuales, como por ejemplo las máquinas virtuales de proceso o los emuladores.

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la plataforma de Hardware y del sistema operativo, que oculte los de-
talles de la plataforma subyacente y permita que un programa se ejecute
siempre de la misma forma sobre cualquier plataforma.

1.2 Aplicaciones de las Máquinas Virtuales de Sistema
Varios sistemas operativos distintos pueden coexistir sobre la misma com-
putadora, en sólido aislamiento el uno del otro, por ejemplo para probar
un sistema operativo nuevo sin necesidad de instalarlo directamente. La
máquina virtual puede proporcionar una arquitectura de instrucciones que
sea algo distinta de la verdadera máquina. Es decir, podemos simular Hard-
ware.

Varias máquinas virtuales –cada una con su propio sistema operativo lla-
mado sistema operativo "invitado" o "guest"–, pueden ser utilizadas para
consolidar servidores. Esto permite que servicios que normalmente se tengan
que ejecutar en computadoras distintas para evitar interferencias, se puedan
ejecutar en la misma máquina de manera completamente aislada y compar-
tiendo los recursos de una única computadora. La consolidación de servidores
a menudo contribuye a reducir el coste total de las instalaciones necesarias
para mantener los servicios, dado que permiten ahorrar en Hardware.

La virtualización es una excelente opción hoy día, ya que las máquinas
actuales –Laptops, desktops, servidores– en la mayoría de los casos están
siendo "subutilizados" –gran capacidad de disco duro, memoria RAM, etc.–
, llegando a un uso de entre 30% a 60% de su capacidad. Al virtualizar,
la necesidad de nuevas máquinas en una ya existente permite un ahorro
considerable de los costos asociados –energía, mantenimiento, espacio, etc–
.

La gran mayoría de máquinas virtuales, como por ejemplo KVM, Virtual-
box o VMWare, permiten instalar prácticamente cualquier sistema operativo
como por ejemplo Linux, Android, Mac OS X, Windows, Chrome OS, etc.
Sin embargo existen otras máquinas virtuales, como por ejemplo Virtual PC,
Hiper-V o Parallels, que están principalmente destinadas a virtualizar Win-
dows.

Cada uno de los sistemas operativos que virtualizamos es completamente
independiente de los otros sistemas operativos. De este modo en el caso que
una de las máquinas virtuales deje de funcionar, el resto seguirá funcionando
sin ningún tipo de problema. Una vez instalado un sistema operativo en
la máquina virtual, tenemos que usar el sistema operativo virtualizado del

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mismo modo que lo usaríamos si lo hubiéramos instalado en nuestro orde-
nador. Una máquina virtual dispone de todos los elementos de que dispone un
ordenador real. Dispone de disco duro, memoria RAM, unidad de CDROM,
tarjeta de red, tarjeta de vídeo, etc, pero a diferencia de un ordenador real
estos elementos en vez de ser físicos son virtuales.

Todos los elementos de una máquina virtual se encapsulan en un conjunto
de archivos. Esto permite que podamos copiar un sistema operativo virtual
de un ordenador a otro o que podemos realizar copias de seguridad sin ningún
tipo de problema, de forma fácil y rápida.

1.3 Técnicas de Virtualización
Básicamente se reconocen tres tipos de virtualización, algunas de las cuales
son usadas actualmente en la gran mayoría de los sistemas operativos, ge-
neralmente sin que el usuario este consiente de que usa virtualización, el
ejemplo más común y omnipresente es la máquina virtual del lenguaje de
programación de JAVA.

Emulación del Hardware subyacente (ejecución nativa) Esta técnica
se suele llamar virtualización completa –full virtualization– del Hardware,
y se puede implementar usando un hypervisor de Tipo 1 o de Tipo 2:

1. Monitor de tipo I, se ejecuta directamente sobre el Hardware.

2. Monitor de tipo II, se ejecuta sobre otro sistema operativo.

Cada máquina virtual puede ejecutar cualquier sistema operativo sopor-
tado por el Hardware subyacente. Así los usuarios pueden ejecutar dos o más
sistemas operativos distintos simultáneamente en computadoras "privadas"
virtuales. Actualmente tanto Intel como AMD han introducido prestaciones
a sus procesadores x86_64 para permitir la virtualización de Hardware.

Emulación de un sistema no nativo Las máquinas virtuales también
pueden actuar como emuladores de Hardware, permitiendo que aplicaciones
y sistemas operativos concebidos para otras arquitecturas de procesador se
puedan ejecutar sobre un Hardware que en teoría no soportan. Esta técnica
permite que cualquier computadora pueda ejecutar Software escrito para la
máquina virtual. Sólo la máquina virtual en sí misma debe ser portada a
cada una de las plataformas de Hardware.

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Virtualización a nivel de sistema operativo Esta técnica consiste en
dividir una computadora en varios compartimentos independientes de manera
que en cada compartimento podamos instalar un servidor. A estos comparti-
mentos se los llama "entornos virtuales". Desde el punto de vista del usuario,
el sistema en su conjunto actúa como si realmente existiesen varios servidores
ejecutándose en varias máquinas distintas.

1.4 ¿Qué Necesito para Usar una Máquina Virtual?
Actualmente la virtualización de un sistema operativo o servidor se puede
implementar por Software o por Hardware. Como en este texto me focalizo
en la virtualización por software, lo único que precisamos para poder usar una
máquina virtual es un ordenador medianamente actual e instalar y configurar
el software de la máquina virtual.

Cuanto más potente y actual sea el ordenador que tengamos, mejor expe-
riencia obtendremos trabajando con sistemas operativos virtualizados. Al-
gunos de los puntos importantes para obtener un rendimiento óptimo del
sistema operativo virtualizado son los siguientes:

• Disponer de un procesador rápido y que disponga de capacidad de vir-
tualización por Hardware (Intel VTx/AMD-v). Cuanto mayor sea la
capacidad del procesador mejor experiencia de virtualización obten-
dremos. Cualquier ordenador actual dispone de un procesador apto
para virtualizar sistemas operativos.

• Disponer de espacio suficiente en el disco duro. Además es interesante
disponer de un disco duro con una buena la velocidad de lectura y
escritura como por ejemplo un disco SSD.

• Necesitamos disponer de memoria RAM suficiente y adecuada. Cuanta
más cantidad de memoria RAM y cuanto más rápida sea, mejores resul-
tados de virtualización o