¿Qué es el KVM?
La máquina virtual basada en el núcleo (KVM) es un tipo de solución de virtualización incorporada directamente en el núcleo de Linux. Aprovecha el sistema operativo (SO) existente para funcionar como un hipervisor, la capa de software que crea y administra máquinas virtuales (VM).
A diferencia de otras plataformas que requieren un sistema operativo de hipervisor dedicado independiente, su estrecha integración con Linux lo hace altamente eficiente y de alto rendimiento.
KVM convierte un host Linux en un hipervisor de tipo 1, lo que le permite ejecutar varios sistemas operativos invitados (como Windows u otras distribuciones Linux) simultáneamente en el mismo hardware físico.
¿Cómo funciona el KVM?
Funciona aprovechando las extensiones incorporadas en las CPU modernas (como Intel VT-x o AMD-V). Estas extensiones permiten que el procesador admita varios sistemas operativos que se ejecuten simultáneamente de forma aislada.
Cuando se instala en un host Linux, convierte el núcleo de ese host en un hipervisor. Esto puede crear y administrar máquinas virtuales, y el proceso se ve más o menos así:
- Extensiones de virtualización de la CPU : Las extensiones de virtualización de la CPU permiten que la máquina distinga entre el SO host y el SO invitado que se ejecuta en las VM.
- Kernel Linux como hipervisor : KVM utiliza estas extensiones para crear un entorno virtualizado directamente dentro del núcleo Linux. El propio núcleo actúa como el hipervisor , administrando las MV y asignando recursos como la CPU, la memoria y el almacenamiento.
- Sistemas operativos invitados: Cada MV ejecuta su propio SO huésped, que está aislado del host y entre sí, proporcionando un entorno seguro y estable.
- Dispositivos virtuales : Configura dispositivos virtuales en el SO invitado, como tarjetas de red virtuales, discos duros y controladores USB. A su vez, los dispositivos virtuales permiten que estos sistemas operativos interactúen con el hardware subyacente.
- QEMU para emulación : Si bien permite la infraestructura central, a menudo funciona en conjunto con QEMU (Quick Emulator). QEMU emula el hardware de las máquinas virtuales, permitiendo que KVM admita una amplia gama de opciones. QEMU también proporciona una interfaz de espacio de usuario para administrarla.
El efecto neto del software es que aprovecha las capacidades de virtualización de servidores de hardware de una CPU y la flexibilidad del núcleo Linux para crear una plataforma altamente eficiente e integrada.
¿Cuáles son las características del KVM?
KVM ofrece un convincente conjunto de características, comenzando con su integración nativa dentro del núcleo Linux. La integración nativa proporciona acceso a la estabilidad, el rendimiento y la sólida seguridad del sistema operativo Linux.
Además, aprovecha la virtualización acelerada por hardware, aprovechando las extensiones de procesador (Intel VT-x o AMD-V) para lograr un rendimiento casi nativo, minimizando la sobrecarga y maximizando la eficiencia.
Permite la coexistencia de una amplia gama de sistemas operativos, entre los que se incluyen diversas distribuciones de Linux, Windows y mucho más. La migración en vivo es una capacidad clave que permite moverlos entre hosts físicos sin downtime, lo que es crucial para el mantenimiento, el equilibrio de recursos y la garantía de alta disponibilidad.
También hay flexibilidad en las opciones de almacenamiento de información, lo que soporta todo, desde discos locales hasta almacenamiento de información en red, como NFS e iSCSI, así como almacenamiento de información compartido. Esto incluye soporte para almacenamiento de información conectado en red (NAS, Network-Attached Storage ). Las funciones avanzadas de memoria, como la asignación dinámica de memoria y la ampliación de memoria, contribuyen aún más a la utilización eficiente de los recursos.
Ventajas de la virtualización KVM
KVM ofrece una amplia gama de ventajas convincentes que lo convierten en una opción sólida para las necesidades de administración de la virtualización. Estas ventajas abarcan la escalabilidad, la rentabilidad y las ventajas inherentes de su naturaleza de código abierto.
Escalabilidad y flexibilidad para entornos de TI
Se destaca por proporcionar escalabilidad y flexibilidad para entornos de TI. Tanto si tiene una pequeña empresa como si administra un gran centro de datos, KVM puede adaptarse a sus necesidades. Le permite escalar fácilmente su infraestructura virtualizada hacia arriba o hacia abajo a medida que cambia la demanda.
Las nuevas MV se pueden aprovisionar rápidamente y las existentes se pueden cambiar de tamaño o migrar con una interrupción mínima. Esta flexibilidad se amplía a la elección de hardware y software, ya que es compatible con una amplia gama de sistemas y admite varios sistemas operativos. Esta capacidad de adaptación hace que KVM sea una solución ideal para escenarios de TI dinámicos en los que las necesidades de recursos fluctúan.
Solución de virtualización rentable
KVM presenta una solución de virtualización altamente rentable. Dado que está integrado directamente en el núcleo, no hay gastos de licencia por separado para el propio hipervisor. Esto reduce significativamente el costo total de propiedad en comparación con las plataformas de soluciones propietarias.
También refuerza la seguridad del cloud público y la seguridad del cloud privado . En las implementaciones de Public Cloud, las capacidades de aislamiento de KVM ayudan a proteger las cargas de trabajo de los inquilinos entre sí, un componente crítico para mantener la seguridad pública. Dentro del cloud privado, KVM ofrece beneficios similares, lo que permite a las organizaciones crear entornos seguros y aislados para datos y aplicaciones sensibles.
Además, la naturaleza de código abierto de este software le permite evitar la dependencia de proveedores y le proporciona un mayor control sobre su entorno de virtualización. Puede elegir las opciones de soporte y mantenimiento que mejor se adapten a sus necesidades y presupuesto. Esta rentabilidad hace que el KVM sea especialmente atractivo para las empresas que desean optimizar sus gastos de TI.
Beneficios de Código Abierto para Empresas
La naturaleza de código abierto de KVM beneficia a las empresas porque fomenta una vibrante comunidad de desarrolladores y usuarios, lo que lleva a una mejora continua, a la rápida corrección de errores y a una gran cantidad de recursos disponibles.
Este desarrollo impulsado por la comunidad garantiza que el software esté actualizado con las últimas tecnologías y mejores prácticas de seguridad. Las empresas también se benefician de la transparencia y flexibilidad del software de código abierto. Las empresas pueden inspeccionar el código, personalizarlo según sus requisitos específicos y contribuir de nuevo a la comunidad. Este nivel de control y colaboración hace de KVM una solución potente y adaptable para las empresas.
Casos de uso y aplicaciones de KVM
La versatilidad de KVM lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones, desde la administración de clouds privadas y públicas hasta la simplificación de la implementación de máquinas virtuales y la optimización de entornos complejos de múltiples nubes.
Gestión de Private Cloud y Public Cloud
Es un componente central de muchas infraestructuras cloud privadas y públicas. Su capacidad de gestión eficaz, unida a su integración con plataformas como OpenStack, la convierten en una opción ideal para la creación y gestión.
En los clouds privados, permite a las organizaciones consolidar los recursos de sus servidores, mejorar la utilización del hardware y crear una infraestructura de TI de autoservicio.
En el caso de las nubes públicas, KVM alimenta la infraestructura ofrecida por los proveedores, lo que les permite ofrecer a sus clientes recursos informáticos escalables y a petición. Su naturaleza de código abierto y la falta de derechos de licencia lo convierten en una opción particularmente atractiva para los proveedores.
Despliegue de máquinas virtuales con KVM
La implementación de máquinas virtuales con esta herramienta es un proceso sencillo, especialmente cuando se utilizan herramientas de administración como virt-manager o la interfaz de línea de comandos. KVM le permite crear, configurar y gestionar fácilmente las MV.
Puede definir los recursos asignados a las máquinas virtuales (VM), como la CPU, la memoria y el almacenamiento, e instalar el sistema operativo deseado. KVM también soporta plantillas e instantáneas, que simplifican el proceso de implementación de varias máquinas con configuraciones similares. Esta facilidad de implementación la convierte en una herramienta valiosa para desarrolladores, probadores y administradores de TI.
Optimización de entornos multicloud
Las organizaciones preocupadas por la privacidad están adoptando estrategias de cloud múltiple, utilizando una combinación de cloud privado y público. Puede desempeñar un papel crucial en la optimización de estos múltiples entornos.
Su compatibilidad con varias plataformas cloud y su capacidad para ejecutar varios sistemas operativos le permiten mover cargas de trabajo sin problemas entre diferentes entornos. Esta flexibilidad le permite elegir la mejor plataforma para cada aplicación, optimizar los costos y evitar la dependencia de proveedores. La naturaleza de código abierto de KVM también permite una mayor personalización e integración con las herramientas existentes.
Arquitectura KVM y funcionamiento
La arquitectura de KVM es única en su estrecha integración con el núcleo Linux, lo que le permite funcionar como una plataforma potente y eficiente.
Función del hipervisor en KVM
En KVM, el propio núcleo de Linux actúa como hipervisor. Esta es una distinción clave con respecto a otras opciones que utilizan un sistema operativo dedicado independiente. El hipervisor es la capa de software que crea y administra máquinas virtuales. En KVM, el núcleo aprovecha las extensiones de CPU (Intel VT-x o AMD-V) para crear un entorno virtualizado.
El núcleo asigna recursos, como CPU, memoria y almacenamiento, a los sistemas operativos invitados que se ejecutan dentro de las máquinas virtuales. Debido a que está integrado directamente en el núcleo, KVM se beneficia de las características de velocidad, estabilidad y seguridad del sistema operativo. Esta estrecha integración también minimiza el overhead, lo que resulta en un performance casi nativo para las máquinas.
KVM frente a otras soluciones de virtualización
La arquitectura de KVM difiere significativamente de otras soluciones. Algunas plataformas, como VMware ESXi, utilizan un hipervisor de tipo 1 (también conocido como hipervisor bare-metal). Un tipo 1 se ejecuta directamente en la máquina sin un sistema operativo subyacente.
Por el contrario, KVM es un tipo 2 (o alojado), ya que se ejecuta sobre un sistema operativo existente. Mientras que los hipervisores tipo 1 pueden ofrecer resultados ligeramente mejores en algunos casos, su estrecha integración con Linux proporciona sus propias ventajas de velocidad y mayor flexibilidad.
En comparación con otros tipos 2, como VirtualBox o VMware Workstation, la integración de KVM con el núcleo y su uso de extensiones de CPU proporcionan velocidades y escalabilidad significativamente mejores.
Comparación de KVM con otras tecnologías de virtualización
KVM se compara a menudo con otras tecnologías de virtualización populares utilizadas para el cloud computing , cada una con sus propias fortalezas y debilidades. Comprender estas diferencias es crucial para elegir la plataforma adecuada para sus necesidades.
KVM frente a VMware
VMware ofrece un conjunto integral de productos de virtualización, incluidos ESXi (un hipervisor de tipo 1) y vSphere. Una diferencia clave con VMware radica en sus modelos de licencias. KVM, que es de código abierto, no tiene gastos de licencia para el propio hipervisor, mientras que los productos de VMware suelen requerir licencias comerciales.
El ecosistema maduro de VMware y el amplio conjunto de características, incluidas las herramientas de administración avanzadas, pueden ser ventajosos para las grandes empresas con necesidades de virtualización complejas. Sin embargo, esto tiene un costo.
KVM, con su creciente conjunto de características y su sólido rendimiento, es una alternativa atractiva, especialmente para las organizaciones que buscan una solución rentable y flexible. La elección suele depender del presupuesto, las características requeridas y el nivel de soporte necesario.
KVM frente a Hyper-V
Hyper-V es la plataforma de virtualización de Microsoft, estrechamente integrada con el sistema operativo Windows Server. Al igual que KVM, Hyper-V es un tipo 2. Una diferencia principal es el sistema operativo: KVM funciona en Linux, mientras que Hyper-V funciona en Windows. Esto convierte a Hyper-V en una opción natural para las organizaciones que han invertido mucho en el ecosistema de Microsoft.
KVM, por otro lado, ofrece una mayor flexibilidad en términos de SO invitado y se beneficia de la comunidad de código abierto. En cuanto al rendimiento, ambas plataformas pueden ofrecer resultados sólidos, aunque los benchmarks específicos pueden variar en función de la carga de trabajo.
Elección de la plataforma de virtualización adecuada
El costo es siempre un factor importante, y su naturaleza de código abierto lo convierte en una opción muy rentable. También deben evaluarse las características específicas requeridas, como la migración en vivo, la administración del almacenamiento de información y la alta disponibilidad.
Las características de rendimiento y cómo se alinean con los requisitos de carga de trabajo son importantes. Se debe evaluar la madurez del ecosistema, la disponibilidad de recursos de apoyo y el tamaño de la comunidad. La integración con la infraestructura de TI existente y con el conjunto de herramientas de administración es otra consideración crucial.
Primeros pasos con KVM
Empezar con KVM implica algunos pasos clave, desde la instalación hasta la administración de máquinas virtuales y la migración de las cargas de trabajo existentes.
Instalación de KVM en Linux
La instalación de KVM en Linux normalmente implica el uso del gestor de paquetes de su distribución. Por ejemplo, en los sistemas Debian/Ubuntu, debería aplicar apt-get para instalar los paquetes necesarios, tales como qemu-kvm, libvirt, y herramientas relacionadas.
También deberá asegurarse de que las extensiones de virtualización de CPU estén habilitadas en la configuración de BIOS/UEFI. Después de la instalación, puede verificar la instalación e iniciar el daemon libvirtd.
Administración de máquinas virtuales con KVM
La gestión de máquinas virtuales con él se puede realizar a través de varias herramientas. virt-manager proporciona una interfaz gráfica para crear, configurar y gestionar máquinas virtuales.
La interfaz de línea de comandos que utiliza virsh ofrece más control y es ideal para scripting. También puede utilizar plataformas de administración como OpenStack para administrar este software a escala. Las tareas de administración básicas incluyen el inicio, la detención, la pausa y la eliminación de VM, así como la configuración de recursos y redes.
Migración a una plataforma de virtualización basada en KVM
Migrar a él puede implicar diferentes enfoques dependiendo de la plataforma. Para las VM que se ejecutan en otras soluciones de virtualización, herramientas como virt-v2v pueden convertir imágenes de disco virtual.
Para los servidores físicos, puede utilizar un proceso denominado conversión de "físico a virtual" (P2V). Planificar el proceso de migración con cuidado, realizar pruebas exhaustivas y considerar el downtime es crucial para una transición sin problemas.
OVHcloud y KVM
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