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Entender las máquinas virtuales

Introducción

Como hemos mencionado antes, una máquina virtual es una representación en software de un ordenador físico, con sus recursos de hardware. Las máquinas virtuales se pueden describir como contenedores de sistemas operativos y sus aplicaciones, que se ejecutan en un software de virtualización o hipervisor.

Desde dentro, las máquinas virtuales funcionan de forma muy parecida a un servidor físico, pero cuando las examinamos más de cerca, hay una serie de diferencias que merecen una mirada más detenida.

En este capítulo, comenzaremos destacando las diferencias entre las máquinas virtuales y sus homólogas físicas. También revisaremos el funcionamiento de los recursos de hardware que se presentan a las máquinas virtuales y veremos cómo se pueden configurar.

Después de echar un vistazo más de cerca a los dispositivos virtuales, veremos las características específicas de las máquinas virtuales, como la captura de instantáneas (snapshot) y la clonación.

Este recorrido nos permitirá estar mejor preparados para la instalación de un vCenter Server y descubrir todo el potencial de un entorno vSphere 8 completo en el siguiente capítulo Desplegar un servidor VMware vCenter.

Las características distintivas de una máquina virtual

En muchos aspectos, trabajar con una máquina virtual en funcionamiento es muy parecido a hacerlo con un servidor físico. Al igual que con este último, se puede conectar a través de algún tipo de conexión de red para gestionarlo o acceder a las distintas aplicaciones que soporta.

También puede cambiar la configuración del hardware y añadir o eliminar componentes, aunque los métodos y la flexibilidad para hacerlo son muy diferentes entre un servidor físico y una máquina virtual.

La distinción fundamental entre una máquina virtual y una máquina física es que la primera no es más que un conjunto de archivos. De esta propiedad se derivan la mayoría de las características específicas de las máquinas virtuales.

1. Encapsulación

Una máquina virtual se compone de varios archivos que representan colectivamente su configuración y almacenamiento. Estos archivos conforman la estructura de una máquina virtual y se almacenan en un directorio creado en el grupo de almacenamiento compartido del host.

En el contexto de la virtualización, esta propiedad de las máquinas virtuales de estar formadas por un conjunto de archivos se denomina encapsulación. Los principales archivos de una máquina virtual son:

  • Archivo de configuración de la máquina virtual: este archivo describe la configuración de hardware de la máquina virtual, como el número de procesadores, la cantidad de memoria asignada y los parámetros de red. En un entorno VMware, este archivo tiene la extensión .vmx.

  • Archivo de disco duro virtual: este archivo representa el disco duro de una máquina virtual y generalmente tiene la extensión .vmdk. En él se almacenan el sistema operativo, las aplicaciones y los datos de la máquina virtual. Este archivo puede ser un único archivo o estar dividido en varios archivos, dependiendo de la configuración. En este último caso, los discos virtuales se pueden almacenar en diferentes almacenes de datos.

    El formato de archivo VMDK (Virtual Machine Disk) fue desarrollado originalmente por VMware. Desde 2011, este formato propietario ha pasado a ser abierto (libre) y ahora es uno de los más utilizados....

Recursos de hardware virtual

Las máquinas virtuales tienen acceso a diversos recursos de hardware, pero desde su punto de vista, no son conscientes de que estos dispositivos no existen realmente. De hecho, los recursos virtuales a los que tienen acceso son construcciones de software que representan recursos físicos abstraídos por el hipervisor.

Los dispositivos virtuales con los que interactúan las máquinas virtuales son estándar, lo que significa que son idénticos para cada máquina virtual. También contribuyen a que las máquinas virtuales sean portátiles, ya que se pueden ejecutar en diversas plataformas independientemente del fabricante o editor.

1. La máquina virtual desde dentro

Desde dentro, los componentes de una máquina virtual son idénticos a los de una máquina física. Desde el punto de vista del sistema operativo o de una aplicación, los recursos de almacenamiento, memoria, red y procesamiento están disponibles bajo demanda.

Por ejemplo, en el caso de un Windows Windows, no hay forma de saber que se trata de una VM a través de utilidades como el panel de control o la configuración del sistema.

Están presentes los dispositivos de almacenamiento, la unidad C:\ y el sistema de archivos, al igual que las conexiones de red, los servicios en ejecución, etc. La máquina virtual también tiene una cierta cantidad de memoria, uno o más procesadores, discos o una unidad de CD/DVD.

Todo parece exactamente como debería, a menos que se abra el Administrador de dispositivos de Windows (que es lo que a menudo hay que hacer para determinar si un servidor es virtual o no). De hecho, si se fija bien en los detalles de los periféricos, empieza a aparecer la diferencia entre lo real y lo virtual, sobre todo en lo que se refiere a los controladores, que ya no se corresponden con los estándares del sector.

Si abre el Administrador de dispositivos en su Windows Server 2022, verá una serie de diferencias con un servidor físico, algunas de ellas sutiles.

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Los adaptadores de red, por ejemplo, son específicos de VMware (VMXNET3). Lo mismo ocurre con la tarjeta gráfica, que no es de una marca estándar como Intel o AMD. El controlador de la tarjeta gráfica está estandarizado para funcionar con cualquier monitor....

Opciones de control de la máquina virtual

Existen varias opciones para controlar las máquinas virtuales, así como formas de interactuar con el sistema operativo huésped, que merecen algunas aclaraciones.

1. Alimentación de una máquina virtual

La primera opción permite gestionar la alimentación de la máquina virtual, lo que incluye encenderla, apagarla, suspenderla o reiniciarla. Es posible interactuar con la máquina virtual como si fuera un ordenador físico, pero las máquinas virtuales tienen una serie de características adicionales.

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Cuando una máquina virtual está “encendida”, está funcionando y operativa, lo que significa que el sistema operativo huésped está iniciado y la VM está lista para ser utilizada.

En cambio, una máquina virtual “apagada” está completamente parada, con recursos como la memoria y el procesador sin asignar.

Apagar una máquina virtual es lo mismo que desconectar un ordenador físico. Para apagar “limpiamente” una máquina virtual, es necesario utilizar las opciones de Sistema operativo invitado que permiten al hipervisor enviar comandos al sistema operativo. Este tipo de interacción requiere la instalación de VMware Tools.

En modo Encendido, también está la opción Suspender, que permite suspender la actividad...

Funciones de máquina virtual

Hemos visto antes que las máquinas virtuales están formadas por un conjunto de archivos de configuración y que esta propiedad significa que puedes mover o copiar una máquina virtual con la misma facilidad (o casi), que mover una hoja de cálculo de un sitio a otro. Del mismo modo, para guardar un documento, basta con copiar el archivo y mover la copia a otro dispositivo para conservarlo.

Aprovechando estas propiedades de los archivos, es cuando la flexibilidad de las máquinas virtuales se hace realmente patente.

1. Instantáneas de máquinas virtuales

Como su nombre indica, una instantánea (snapshot) de una máquina virtual, es una captura del estado de la máquina virtual en un momento dado. Todos los principales hipervisores soportan la tecnología de instantáneas.

Una snapshot conserva el estado de una máquina virtual, sus datos y su configuración de hardware. Una vez creada, los cambios realizados ya no se transmiten al disco de la máquina virtual. En su lugar, se guardan en un disco delta, a veces denominado disco hijo. Este disco delta acumula todos los cambios hasta que se produce uno de estos dos eventos: se toma otra instantánea o se produce una consolidación de instantáneas.

Si se toma otra instantánea, se crea un segundo disco delta y todos los cambios posteriores se escriben en él. Si se realiza una consolidación, los cambios en el disco delta se fusionan con los archivos base de la máquina virtual, para crear el nuevo estado actualizado de la máquina.

Las instantáneas son muy útiles en escenarios de prueba y desarrollo, ya que permiten a los desarrolladores probar procesos arriesgados o desconocidos, con la opción de restaurar su entorno a un estado estable. También se pueden utilizar para probar un parche o una actualización cuyo resultado es incierto y ofrecen una forma sencilla de deshacer lo que se ha aplicado.

Es importante tener en cuenta que la toma de instantáneas no sustituye a las copias de seguridad. Se trata de una instantánea del estado de una máquina virtual en un momento dado, tal cual, y no es posible recuperar archivos de forma granular. Siempre es preferible utilizar una solución de copia de seguridad de terceros.

En cierto sentido, las instantáneas proporcionan...

Conclusión

En este capítulo hemos visto qué distingue a las máquinas virtuales de sus homólogas físicas. Hemos visto que se pueden describir en función de tres propiedades: encapsulación, portabilidad y aislamiento.

Tras repasar estos rasgos distintivos, se presentaron los distintos recursos de hardware virtualizados y se describieron sus parámetros, utilizando para ello varios ejemplos. Terminamos nuestro recorrido con un vistazo a las funcionalidades derivadas de la encapsulación de las máquinas virtuales, es decir, el hecho de que estén formadas por archivos. Esta propiedad nos permitió ver en qué consisten las instantáneas (snapshots), así como otros modos de despliegue como la clonación y la creación de una máquina virtual a partir de una plantilla.

Estos últimos puntos nos han introducido en algunos aspectos de la consola vSphere, que veremos con más detalle en el capítulo Desplegar un servidor VMware vCenter. A partir de ahora, dejamos la consola ESXi Host Client para descubrir todo el potencial de la plataforma vSphere 8, que también soporta todos los componentes de una infraestructura de virtualización.