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La potencia del hipervisor KVM: Un análisis detallado
Joao Correia
4 de enero de 2024 - Evangelista técnico
La necesidad de virtualización es crucial en muchos sistemas corporativos, ya que ofrece ahorros significativos tanto en recursos financieros como energéticos. En consecuencia, avanzar en este ámbito se está convirtiendo en un objetivo clave para organizaciones de todo tipo y tamaño. Esta entrada del blog se centra en KVM, una tecnología de virtualización clave. En esta entrada, exploraremos los aspectos fundamentales del hipervisor KVMdesde los conceptos básicos hasta sus funciones avanzadas, demostrando por qué es la opción preferida en informática virtual.
¿Qué es KVM?
La abreviatura KVM significa máquina virtual basada en el núcleo. Se trata de un módulo de virtualización del núcleo de Linux que permite al núcleo funcionar como hipervisor. Esta tecnología se hizo necesaria con el desarrollo de los modernos procesadores Intel y AMD. La nueva generación de procesadores soporta virtualización por hardware, y el hipervisor KVM se desarrolló para aprovechar al máximo esta característica.
¿Qué es la virtualización de hardware?
Para entender qué es la virtualización de hardware y las ventajas que ofrece al usuario final, es útil remontarse a los primeros tiempos de la virtualización. Al principio, las máquinas virtuales no podían utilizar directamente el hardware del host, como las CPU. En su lugar, simulaban funciones de hardware. Este método era menos eficaz y reducía el rendimiento del sistema anfitrión. La razón era que la simulación de funciones de hardware suponía una carga considerable para el host durante las operaciones.
Ahora, la arquitectura moderna de la CPU ha evolucionado para permitir acceso directo al hardware por parte de las máquinas virtuales, mejorando la eficiencia de la virtualización.
Hipervisor KVM
Un hipervisor es un nivel de software intermedio entre el sistema operativo invitado y el hardware físico del servidor. Existen dos tipos principales de hipervisores: los que se ejecutan directamente en la plataforma de hardware y no requieren un sistema operativo especialmente configurado, y los que funcionan sobre el sistema operativo de un servidor y requieren un SO de servidor con las capacidades correspondientes. KVM convierte el equipo hardware con el SO Linux instalado en un hipervisor de primer tipo, lo que proporciona una mayor eficiencia y rendimiento.
Sin embargo, algunos componentes del sistema operativo siguen siendo necesarios para su correcto funcionamiento, como la pila de E/S, el gestor de memoria, los controladores de dispositivos, el programador de tareas, la pila de red, el gestor de seguridad, etc. Como el hipervisor KVM forma parte del sistema operativo, tiene acceso directo a todos estos componentes.
Ventajas del hipervisor KVM
Como KVM forma parte del sistema operativo Linux, y Linux forma parte de KVM, pueden considerarse un sistema común. Veamos las principales ventajas de implantar el hipervisor KVM en una infraestructura corporativa:
- Gestión eficiente de la memoria: Utiliza técnicas como el ballooning, que ajusta dinámicamente la asignación de memoria para las máquinas virtuales en función de sus necesidades, y el memory overcommit, que permite asignar más memoria virtual que la memoria física disponible, optimizando el uso de la memoria mediante métodos como el intercambio de memoria y Kernel Same-page Merging (KSM).
- Flexibilidad en el almacenamiento: El hipervisor KVM admite diversos tipos de almacenamiento, como discos locales, almacenamiento conectado a red (NAS) y redes de área de almacenamiento (SAN), lo que proporciona a las organizaciones la flexibilidad necesaria para elegir las mejores soluciones de almacenamiento en función de sus necesidades y presupuesto.
- Seguridad mejorada: KVM mejora la seguridad utilizando sVirt junto con SELinux, ofreciendo un control de acceso obligatorio a las máquinas virtuales para aislarlas y evitar accesos no autorizados, mejorando así la seguridad general del entorno virtual.
- Migración dinámica de máquinas virtuales: El hipervisor KVM permite la migración en vivo de máquinas virtuales entre hosts físicos sin causar ningún tiempo de inactividad del servicio, lo que garantiza una alta disponibilidad y un equilibrio de carga eficaz entre servidores.
- Control y planificación eficaces de los recursos: Aprovechando el núcleo Linux, el hipervisor KVM garantiza una gestión eficiente de los recursos informáticos, con el planificador avanzado de Linux que distribuye de forma óptima los recursos entre las máquinas virtuales, garantizando una utilización eficaz de los recursos.
- Escalabilidad y rendimiento: Ideal para despliegues de virtualización a gran escala como en los centros de datos, el hipervisor KVM es altamente escalable, capaz de gestionar un gran número de máquinas virtuales de forma eficiente y proporciona un alto rendimiento, incluso bajo cargas significativas - gracias a su virtualización asistida por hardware y a la gestión eficiente de recursos.
Gestión KVM
Para gestionar máquinas virtuales en KVM, no es estrictamente necesario ningún software adicional para las operaciones básicas. Estas manipulaciones pueden realizarse mediante herramientas de línea de comandos disponibles en el propio paquete de KVM. Sin embargo, en entornos complejos y a gran escala, como los de las grandes redes corporativas, es habitual emplear herramientas de gestión adicionales de terceros, como Red Hat Virtualizationpara una gestión más avanzada. Este software facilita una interacción mejorada tanto con los equipos físicos básicos como con los entornos virtuales.
Parcheado del hipervisor KVM
El mantenimiento de KVM implica procesos cruciales de aplicación de parches para garantizar su seguridad y eficacia. Como KVM forma parte del kernel de Linux, sus actualizaciones se suelen realizar a través de las actualizaciones estándar del sistema operativo Linux. Sin embargo, cuando se trata de parchear un hipervisor KVM, el proceso suele requerir un reinicio o la migración de la máquina virtual a otro hipervisor en ejecución. Esto puede causar interrupciones en el servicio que afecten a sus usuarios finales.
En entornos en los que el tiempo de actividad es fundamental, soluciones como QEMUCare aumentan los beneficios de KVM al proporcionar parches en vivo para entornos QEMU/KVM y permitir la aplicación de actualizaciones importantes sin necesidad de reiniciar o migrar sus máquinas virtuales.
Desventajas de la virtualización KVM
La tecnología del hipervisor KVM, como cualquier solución de software, tiene ciertos inconvenientes. Afortunadamente, no son numerosos y no suelen plantear problemas significativos. Las principales desventajas incluyen:
- Complejidad de uso: La configuración y gestión de un entorno KVM requiere ciertos conocimientos técnicos, especialmente con el terminal del sistema operativo Linux. Aunque KVM viene equipado con configuraciones predeterminadas que funcionan bien para la mayoría de los usuarios, comprender y personalizar estas configuraciones para tareas específicas puede resultar complicado sin los conocimientos técnicos necesarios.
- Juventud relativa: KVM es más reciente en comparación con tecnologías consolidadas como Xen. Esta relativa novedad puede plantear problemas ocasionales con la compatibilidad de los controladores y de KVM con distintas configuraciones de software y hardware.
Reflexiones de despedida
El hipervisor KVM, parte del núcleo Linux desde 2007, ha evolucionado hasta convertirse en una sólida tecnología de código abierto que mejora la eficiencia de la virtualización. Su desarrollo a lo largo de los años ha propiciado su adopción generalizada entre los proveedores de computación en nube y los propietarios de centros de datos.
Este resumen aborda por qué es beneficioso el hipervisor KVM y profundiza en sus principios básicos. KVM mejora significativamente la flexibilidad y escalabilidad de la infraestructura de TI de una empresa. La implantación de KVM es un proceso relativamente sencillo. Aunque ofrece un mayor control sobre la virtualización y puede reducir la dependencia de proveedores de nube externos, el grado de independencia alcanzado depende de la infraestructura de TI específica y de la integración en la nube. KVM permite a las empresas un acceso más directo a la configuración de bajo nivel de los servidores, lo que posibilita una gestión más flexible y personalizada de su infraestructura.
