Virtualización de Plataforma

El sentido original del término virtualización, nacido en 1960, es el de la creación de una máquina virtual utilizando una combinación de hardware y software. Para nuestra conveniencia vamos a llamar a esto virtualización de plataforma.

La virtualización de plataforma es llevada a cabo en una plataforma de hardware mediante un software “host” (“anfitrión”, un programa de control) que simula un entorno computacional (máquina virtual) para su software “guest”. Este software “guest”, que generalmente es un sistema operativo completo, corre como si estuviera instalado en una plataforma de hardware autónoma.

Existen muchos enfoques a la virtualización de plataformas, aquí se listan con base en cuan completamente es implementada una simulación de hardware (estos términos no son reconocidos universalmente como tales, sin embargo todos los conceptos pueden ser ubicados en la bibliografía del tema).

1. Emulación o simulación: la máquina virtual simula un hardware completo, admitiendo un sistema operativo “guest” sin modificar para una CPU completamente diferente. Este enfoque fue muy utilizado para permitir la creación de software para nuevos procesadores antes de que estuvieran físicamente disponibles. Por ejemplo Bochs , PearPC, Qemu sin aceleración, y el emulador Hercules. La emulación es puesta en práctica utilizando una variedad de técnicas, desde state machines hasta el uso de la recopilación dinámica en una completa plataforma virtual.
   
2. Virtualización nativa y virtualización completa: la máquina virtual simula un hardware suficiente para permitir un sistema operativo “guest” sin modificar (uno diseñado para la misma CPU) para correr de forma aislada. Típicamente, muchas instancias pueden correr al mismo tiempo. Este enfoque fue el pionero en 1966 con CP-40 y CP[-67]/CMS, predecesores de la familia de máquinas virtuales de IBM. Algunos ejemplos: VMware Workstation, VMware Server, Parallels Desktop, Virtual Iron, Adeos, Mac-on-Linux, Win4BSD, Win4Lin Pro y z/VM.
   
3. Virtualización parcial (y aquí incluimos el llamado “address space virtualization”): la máquina virtual simula múltiples instancias de mucho (pero no de todo) del entorno subyacente del hardware, particularmente address spaces. Este entorno admite compartir recursos y aislar procesos, pero no permite instancias separadas de sistemas operativos “guest”. Aunque no es vista como dentro de la categoría de máquina virtual, históricamente éste fue un importante acercamiento, y fue usado en sistemas como CTSS, el experimental IBM M44/44X, y podría decirse que en sistemas como OS/VS1, OS/VS2 y MVS.
   
4. Paravirtualización: la máquina virtual no necesariamente simula un hardware, en cambio ofrece un API especial que solo puede usarse mediante la modificación del sistema operativo “guest”. La llamada del sistema al hypervisor tiene el nombre de “hypercall” en Xen y Parallels Workstation; está implementada vía el hardware instruction DIAG (“diagnose”) en el CMS de VM en el caso de IBM (este fue el origen del término hypervisor). Ejemplo: VMware ESX Server, Win4Lin 9x y z/VM.
   
5. Virtualización a nivel del sistema operativo: virtualizar un servidor físico a nivel del sistema operativo permitiendo múltiples servidores virtuales aislados y seguros correr en un solo servidor físico. El entorno del sistema operativo “guest” comparte el mismo sistema operativo que el del sistema “host” (el mismo kernel del sistema operativo es usado para implementar el entorno del “guest”). Las aplicaciones que corren en un entorno “guest” dado lo ven como un sistema autónomo. Ejemplos: Linux-VServer, Virtuozzo, OpenVZ, Solaris Containers y FreeBSD Jails.
   
6. Virtualización de aplicaciones: consiste en el hecho de correr una desktop o una aplicación de server localmente, usando los recursos locales, en una máquina virtual apropiada. Esto contrasta con correr la aplicación como un software local convencional (software que fueron “instalados” en el sistema). Semejantes aplicaciones virtuales corren en un pequeño entorno virtual que contienen los componentes necesarios para ejecutar, como entradas de registros, archivos, entornos variables, elementos de uso de interfaces y objetos globales. Este entorno virtual actúa como una capa entre la aplicación y el sistema operativo, y elimina los conflictos entre aplicaciones y entre las aplicaciones y el sistema operativo. Los ejemplos incluyen el Java Virtual Machine de Sun, Softricity, Thinstall, Altiris y Trigence (esta metodología de virtualización es claramente diferente a las anteriores; solo una pequeña línea divisoria los separa de entornos de máquinas virtuales como Smalltalk, FORTH, Tel, P-code).