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Optimización de la virtualización con un hipervisor KVM

Rohan Timalsina

4 de diciembre de 2023 - Equipo de expertos TuxCare

KVM (Kernel-based Virtual Machine) es una potente tecnología de virtualización de código abierto que está integrada en el núcleo de Linux. Permite el funcionamiento de múltiples máquinas virtuales (VM) en un único host físico, lo que resulta especialmente útil para la eficiencia de recursos, la consolidación de servidores y la creación de entornos aislados para diferentes fines.

Este artículo proporcionará una visión en profundidad del hipervisor KVM, explicará cómo optimiza la virtualización y ofrecerá ideas prácticas para configurar y gestionar un entorno KVM.

 

¿Qué es un hipervisor KVM?

 

KVM es un hipervisor de tipo 1, lo que significa que se ejecuta directamente en el hardware anfitrión sin necesidad del sistema operativo anfitrión. Permite convertir un sistema basado en Linux en un hipervisor y ejecutar varias máquinas virtuales (VM) con distintos sistemas operativos en el mismo hardware. Los KVM ofrecen un método flexible y asequible de gestionar máquinas virtuales (VM) en centros de datos y entornos empresariales. Se utilizan ampliamente en sistemas de virtualización basados en Linux y ofrecen un rendimiento excepcional.

 

Cómo optimiza la virtualización un hipervisor KVM

 

Soporte de virtualización de hardware

 

Utilizan extensiones de virtualización de hardware como AMD-V e Intel VT-x para ofrecer un rendimiento superior. Estas extensiones permiten la interacción directa entre las máquinas virtuales y la CPU, la memoria y otros recursos del host, lo que reduce la sobrecarga de la virtualización. Por lo tanto, las máquinas virtuales (VM) que operan en KVM pueden alcanzar un rendimiento casi metálico con poca sobrecarga.  

 

Migración en directo

 

Las máquinas virtuales (VM) se pueden mover sin problemas de un host físico a otro sin causar ningún tiempo de inactividad, gracias al soporte de KVM para migración en vivo. Esta función es especialmente valiosa para mantener una alta disponibilidad y maximizar la utilización de recursos de las máquinas virtuales. Asegura que las cargas de trabajo críticas estén accesibles incluso en escenarios de ventanas de mantenimiento o problemas de hardware que requieran que las máquinas virtuales se migren a hosts diferentes.

 

Gestión de la memoria

 

Una de las principales ventajas del hipervisor KVM es la eficiente técnica de gestión de memoria utilizada para asignar y gestionar los recursos de memoria de las máquinas virtuales. Utiliza técnicas como ballooning y memory overcommit para optimizar la utilización de la memoria. Mientras que el ballooning permite modificar dinámicamente la asignación de memoria de una máquina virtual, el overcommitting permite asignar más memoria virtual de la que está físicamente disponible utilizando métodos como el intercambio de memoria y el uso compartido transparente de páginas. Además, KVM utiliza la técnica Kernel SamePage Merging (KSM) para minimizar la duplicación de memoria entre máquinas virtuales, optimizando el uso de la memoria y reduciendo la sobrecarga.

 

Integración del núcleo

 

KVM está integrado directamente en el núcleo de Linux, lo que lo convierte en un hipervisor de tipo 1 (o bare-metal). A diferencia de los hipervisores de tipo 2, no requiere un sistema operativo host intermedio. Operar directamente en el hardware reduce la sobrecarga de ejecutar un sistema operativo completo y agiliza la gestión de recursos. Además, KVM hace uso de las funciones del núcleo de Linux como seguridadgestión de dispositivos, gestión de recursos y redes.

 

Configuración de un entorno KVM

 

Estos son los pasos para configurar un entorno KVM en Linux:

 

  1. Requisitos de hardware

 

  • Un sistema Linux de 64 bits compatible con la virtualización de hardware (VT-x/AMD-V).

 

  • Espacio en disco y RAM necesarios para los hosts y las máquinas virtuales.

 

  1. Instalación de los paquetes necesarios

 

Ejecute el siguiente comando para instalar KVM y los paquetes relacionados (utilice el gestor de paquetes adecuado para su distribución, por ejemplo, apt para Debian/Ubuntu o dnf/yum para Red Hat):

 

$ sudo apt install qemu qemu-kvm libvirt-clients libvirt-daemon-system virtinst bridge-utils

 

  1. Inicie y habilite el servicio libvirt:

 

Habilite e inicie el servicio libvirt utilizando los siguientes comandos:

 

$ sudo systemctl enable libvirtd

 

$ sudo systemctl start libvirtd

 

  1. Configuración de redes

 

Configure su red para proporcionar conectividad a las máquinas virtuales. Esto puede implicar la configuración de redes puente o NAT, en función de sus necesidades.

 

  1. Creación de máquinas virtuales

 

Puedes crear máquinas virtuales con herramientas como virt-manager (GUI) o virt-install (línea de comandos). Necesitarás archivos ISO para tus sistemas operativos invitados.

 

  1. Gestión de máquinas virtuales

 

Para gestionar sus máquinas virtuales, puede utilizar virt-manager o la herramienta de línea de comandos "virsh". Puede utilizarlas para iniciar, detener, supervisar y configurar las máquinas virtuales según sea necesario.

 

Buenas prácticas para gestionar un entorno KVM

 

  • Actualizar regularmente el sistema host y los paquetes relacionados con KVM. Esto ayuda a mejorar la seguridad y el rendimiento del sistema. 
  • Creación de copias de seguridad puntuales de máquinas virtuales mediante instantáneas. Esto le permite volver a un estado anterior conocido si algo va mal.
  • Establecer límites de recursos para las máquinas virtuales para evitar que consuman todos los recursos disponibles y afecten al rendimiento de otras máquinas virtuales.
  • Utilizando herramientas de línea de comandos como virt-top, virsh, y herramientas GUI como virt-manager para monitorizar tus VMs y host.
  • Implementación de estrategias de copia de seguridad y recuperación ante desastres para sus máquinas virtuales, incluidas copias de seguridad periódicas y almacenamiento externo.
  • Racionalización de la gestión de máquinas virtuales en un entorno KVM mediante herramientas de automatización y orquestación como Ansible, libvirt y plataformas de gestión de la nube. 

 

Además, es crucial aplicar parches de vulnerabilidad a los hipervisores KVM para mantener la seguridad y la estabilidad. Convencionalmente, cuando se trata de aplicar parches a un hipervisor KVM, el proceso suele requerir un reinicio o la migración de su máquina virtual a otro hipervisor en ejecución. Sin embargo, retrasar los parches para proceder a una migración o reinicio puede dejar su sistema vulnerable, provocando interrupciones del servicio que afecten a sus usuarios finales.

En su lugar, puede utilizar QEMUCare de TuxCare de TuxCare, que le permite automatizar la aplicación de parches a sus sistemas de virtualización sin necesidad de reiniciar ni causar interrupciones al usuario final.

 

Reflexiones finales

 

El hipervisor KVM es una potente solución de virtualización que permite ejecutar varias máquinas virtuales en un único host físico. Puede proporcionar un excelente rendimiento, seguridad y aislamiento de recursos cuando se configura y gestiona adecuadamente. Siguiendo las prácticas anteriores y estando al día de los últimos avances, podrá crear y mantener un entorno KVM robusto.

 

Hable con un experto TuxCare para empezar a utilizar QEMUCare para sus sistemas de virtualización KVM.

Resumen
Optimización de la virtualización con el hipervisor KVM
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Optimización de la virtualización con el hipervisor KVM
Descripción
Descubra cómo el hipervisor KVM mejora la virtualización y obtenga información práctica para configurar y gestionar entornos KVM.
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TuxCare
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