Un equipo de ingenieros trabaja en un ordenador en un centro de datos o laboratorio de pruebas con un IBM z16

¿Qué es la virtualización de servidores?

Definición de virtualización del servidor

La virtualización de servidores es el proceso de dividir un único servidor físico en varios servidores virtuales aislados, cada uno de los cuales ejecuta su propio sistema operativo (SO) y aplicaciones de forma independiente.

La virtualización de servidores es una función clave de la TI empresarial moderna. Por ejemplo, cuando reserva un vuelo, retransmite un evento musical en directo o accede a una aplicación de la empresa de forma remota, las aplicaciones que se ejecutan detrás de esas experiencias se alojan invariablemente en servidores virtualizados. Esta infraestructura permite a las organizaciones ejecutar miles de cargas de trabajo al tiempo que reduce el uso de hardware físico.

En un entorno tradicional de servidores, las organizaciones dedican un servidor físico a una sola aplicación, dejando los servidores en gran medida infrautilizados. La virtualización de servidores cambia eso. Varias máquinas virtuales (VM) comparten un único servidor físico, cada una con sus propios recursos dedicados y aisladas de las demás. El resultado es una infraestructura más barata de ejecutar, más rápida de escalar y más eficiente de gestionar.

Hoy en día, la virtualización de servidores es fundamental para cloud computing y las operaciones modernas de los centro de datos. Un estudio de SkyQuest estima que el mercado mundial de virtualización de servidores alcanzará los 9000 millones de dólares en 2024. El informe proyecta que alcanzará los 13 960 millones de dólares en 2033, creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 5,0 %.1

A medida que las organizaciones consolidan los centros de datos y gestionan entornos multinube híbridos, las demandas de infraestructura virtualizada han crecido. La virtualización de servidores también ofrece a las organizaciones la flexibilidad necesaria para soportar cargas de trabajo de inteligencia artificial (IA) y cumplir los requisitos de soberanía de datos para gestionar la infraestructura en todas las regiones.

Virtualización de servidores y tecnologías relacionadas

Para comprender la virtualización de servidores, resulta útil repasar algunas tecnologías relacionadas que sustentan la infraestructura de TI moderna:

  • Virtualización
  • Contenedores
  • Kubernetes
  • Servicios basados en la nube

Virtualización

La virtualización utiliza software para crear una capa de abstracción sobre hardware físico, dividiendo los recursos de un solo servidor (por ejemplo, CPU, memoria, almacenamiento y red) en múltiples máquinas virtuales (VM).

Cada VM ejecuta su propio sistema operativo independiente y se comporta como un servidor independiente, aunque comparta el mismo hardware subyacente.

Contenedores

A medida que las organizaciones modernizaban su infraestructura, los contenedores surgieron junto a las máquinas virtuales como una parte clave del modo en que los equipos crean e implementan aplicaciones.

Mientras que las máquinas virtuales virtualizan el hardware, los contenedores virtualizan el sistema operativo, empaquetando solo la aplicación y sus dependencias, lo que los hace más ligeros y rápidos de implementar.

Kubernetes

Kubernetes se ha convertido en la plataforma estándar para orquestar contenedores a escala, automatizando la implementación, el escalado y la gestión en entornos de nube híbrida y multinube.

Kubernetes se utiliza habitualmente con microservicios, que permiten a las organizaciones dividir las aplicaciones en servicios más pequeños e independientes que son más fáciles de implementar y gestionar.

Servicios basados en la nube

Los proveedores de servicios en la nube como Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, Microsoft Azure e IBM Cloud ofrecen servicios de infraestructura y software a través de tres modelos principales basados en servidores virtualizados:

  • La plataforma como servicio (PaaS) ofrece una plataforma en la nube completa bajo demanda (por ejemplo, hardware, software, infraestructura) para desarrollar, ejecutar y gestionar aplicaciones.
IBM Power

Modernice y automatice con IBM Power

Joe Cropper, IBM Master Inventor, STSM, IBM Power Hybrid Cloud plataforma en la nube híbrida, le muestra cómo IBM Power puede ayudarle a modernizar sus aplicaciones.

¿Cómo funciona la virtualización de servidores?

La virtualización de servidores se basa en varios componentes que trabajan conjuntamente para crear y gestionar entornos virtuales:

  • Bare Metal Server: el hardware del servidor físico subyacente, también conocido como Bare Metal Server, proporciona los recursos que comparten todos los servidores virtuales.
  • Hipervisor: el hipervisor es la capa de software que se sitúa directamente sobre el Bare Metal Server, gestionando la asignación de recursos y manteniendo cada VM aislada de las demás. Las principales plataformas de virtualización incluyen VMware vSphere (Broadcom), Microsoft Hyper-V, IBM PowerVM, Red Hat KVM y Citrix.
  • Máquinas virtuales (VM): las máquinas virtuales son entornos virtuales individuales con capacidad para ejecutar su propio sistema operativo y aplicaciones como si estuvieran en un hardware dedicado.
  • Sistema operativo huésped: las máquinas virtuales del mismo anfitrión físico pueden ejecutar cada una un sistema operativo diferente. Por ejemplo, una máquina virtual puede ejecutar Windows Server mientras que otra ejecuta Linux en la misma máquina bare metal.
  • Interfaces de red virtuales: las redes definidas por software (SDN) permiten que las máquinas virtuales se comuniquen entre sí y con redes externas. Una empresa minorista, por ejemplo, puede ejecutar su servidor web, su base de datos y su procesamiento de pagos en máquinas virtuales separadas en la misma máquina física, teniendo cada una su propia conexión de red y sus propias políticas de seguridad.

Tipos de virtualización de servidores

En la virtualización de servidores, no existe un único enfoque universal. El método adecuado depende de los requisitos de la carga de trabajo, las necesidades de rendimiento y el nivel de aislamiento y gestión de recursos necesario. A continuación se enumeran algunos de los principales tipos de virtualización de servidores: 

  • Virtualización completa
  • Paravirtualización
  • Virtualización a nivel de sistema operativo
  • Virtualización asistida por hardware

Virtualización total

La virtualización completa simula completamente el hardware subyacente, lo que permite que los sistemas operativos invitados se ejecuten como lo harían en una máquina física dedicada. El hipervisor gestiona todas las interacciones entre el sistema operativo invitado y el hardware.

En este caso, prácticamente cualquier sistema operativo puede funcionar como invitado. Esta capacidad hace que la virtualización completa sea el enfoque más utilizado en los entornos empresariales.

Paravirtualización

Con la virtualización, el sistema operativo invitado se modifica para comunicarse directamente con el hipervisor en lugar de utilizar una simulación de hardware completa. Este enfoque reduce el uso de recursos y mejora el rendimiento, en particular para las cargas de trabajo intensivas en E/S.

Virtualización a nivel de sistema operativo

En lugar de crear máquinas virtuales separadas, la virtualización a nivel de sistema operativo particiona un único sistema operativo en contenedores. Estos contenedores funcionan como instancias de usuario aisladas que comparten el núcleo anfitrión, lo que los hace ligeros y rápidos de aprovisionar.

Docker es la herramienta más popular para este tipo de virtualización de servidores, comúnmente utilizada en entornos de microservicios y DevOps donde las aplicaciones se comunican a través de interfaces de programación de aplicaciones (API).

Virtualización asistida por hardware

La virtualización asistida por hardware utiliza extensiones de procesador (por ejemplo, Intel VT-x y AMD-V) para gestionar las tareas de virtualización a nivel de hardware, lo que reduce la carga de trabajo en el hipervisor y mejora el rendimiento general.

Esta integración de hardware permite a los procesadores modernos soportar cargas de trabajo virtualizadas de forma más eficiente, especialmente para aplicaciones de computación intensiva como la IA y el machine learning (ML). Las plataformas empresariales como IBM PowerVM y VMware ESXi utilizan la Integración de hardware para ofrecer una virtualización más rápida para las cargas de trabajo que requieren alta disponibilidad y rendimiento.

Virtualización de servidores frente a contenerización

La virtualización de servidores a veces se confunde con la contenerización. Aunque ambas tecnologías están relacionadas, adoptan enfoques diferentes para ejecutar cargas de trabajo eficientes.

  • La virtualización de servidores reproduce un ordenador entero en software, con cada máquina virtual ejecutando un sistema operativo independiente en un hardware físico compartido.
  • Los contenedores comparten el núcleo del sistema operativo subyacente y solo empaquetan la aplicación y sus dependencias, lo que hace que sean más pequeños y rápidos de implementar.

La mayoría de las organizaciones utilizan ambas tecnologías, con Kubernetes orquestando contenedores a través de ellas.

Beneficios de la virtualización de servidores

La virtualización de servidores ofrece ventajas tanto operativas como financieras, entre las que se incluyen los siguientes beneficios clave:

  • Optimización de recursos: la virtualización de servidores permite ejecutar varias cargas de trabajo en una sola máquina, lo que permite a las organizaciones sacar más partido de su hardware existente.
  • Rentabilidad: consolidar las cargas de trabajo en menos servidores físicos genera ahorros de costes en hardware, energía, refrigeración y espacio en el centro de datos, lo que reduce tanto los gastos de capital como los costes operativos.
  • Escalabilidad: la virtualización de servidores permite a las organizaciones escalar el uso de los recursos al alza o a la baja en función de la demanda real, evitando así el coste que supone sobreaprovisionar hardware para cargas de trabajo que solo registran picos ocasionales.
  • Mayor productividad: el aprovisionamiento de un nuevo servidor físico puede llevar días o semanas, mientras que el de una máquina virtual solo unos minutos. La gestión centralizada de los entornos virtuales ayuda a los equipos de TI a responder a los cambios con mayor rapidez, a poner en marcha entornos bajo demanda y a automatizar las tareas, con lo que se obtienen resultados más rápidos.
  • Resiliencia empresarial: la virtualización de servidores favorece la resiliencia empresarial al permitir a las empresas replicar y migrar máquinas virtuales entre hosts físicos con una interrupción mínima. Si falla un host físico, las máquinas virtuales cambian automáticamente a otro y la migración en vivo mantiene las aplicaciones en funcionamiento durante el mantenimiento planificado o fallos inesperados.
  • Sostenibilidad: la consolidación de servidores reduce las demandas de fabricación de hardware y disminuye los requisitos de refrigeración. Para las organizaciones con compromisos de sostenibilidad o requisitos de informes ESG, este cambio se traduce en una reducción del consumo de energía del centro de datos y un menor impacto ambiental.
  • Mayor seguridad: la virtualización de servidores crea aislamiento entre las cargas de trabajo.  Por ejemplo, un incidente de seguridad en una VM no afecta automáticamente a otras en el mismo host. Las organizaciones pueden aplicar políticas de seguridad de datos a nivel de máquinas virtuales y utilizar la supervisión para señalar actividades inusuales en la red.

Casos de uso de virtualización de servidores

La virtualización de servidores ofrece una amplia gama de casos de uso empresarial, desde las operaciones de TI cotidianas hasta estrategias de infraestructura más complejas:

  • Copia de seguridad y recuperación ante desastres (BDR)
  • DevOps y entornos de prueba
  • Virtualización de escritorios
  • Migración a la nube
  • Computación de alto rendimiento
  • Soberanía digital
Copia de seguridad y recuperación ante desastres (BDR)

La virtualización de servidores simplifica las copias de seguridad y la recuperación ante desastres (BDR) y la protección de datos al permitir copiar las máquinas virtuales a un emplazamiento secundario o a un entorno en la nube. Esto favorece la continuidad del negocio al garantizar que los equipos puedan restaurar las cargas de trabajo en cuestión de minutos en lugar de horas.

DevOps y entornos de prueba

La virtualización de servidores ofrece a los equipos de DevOps y a los desarrolladores acceso a entornos similares a los de producción bajo demanda y admite pruebas paralelas en múltiples configuraciones. Los pipelines de CI/CD se integran de forma natural con la infraestructura virtualizada, automatizando la creación de entornos como parte del ciclo de vida de compilación y prueba.

Virtualización de escritorios

La infraestructura de escritorio virtual (VDI) ejecuta sistemas operativos de escritorio como máquinas virtuales en servidores consolidados y luego los transmite a los dispositivos de los usuarios finales. Las organizaciones pueden ofrecer una experiencia de escritorio completa a cualquier dispositivo y, al mismo tiempo, mantener los datos fuera de las máquinas locales, lo que simplifica la seguridad y el cumplimiento.

Migración a la nube

La virtualización de servidores es comúnmente el primer paso en la modernización de aplicaciones heredadas, dando a las organizaciones una forma de mover sistemas heredados a entornos de nube híbrida sin reconstruirlos desde cero. La migración de la carga de trabajo se hace más manejable cuando las aplicaciones ya están virtualizadas, lo que permite a las organizaciones integrar sus sistemas heredados a un ritmo que funcione para su negocio.

Informática de alto rendimiento (HPC)

Los sectores como los servicios financieros, la sanidad y la investigación utilizan la computación de alto rendimiento para ejecutar simulaciones complejas y aplicaciones con uso intensivo de datos de forma más eficiente. La virtualización de servidores ayuda a las organizaciones a agrupar recursos informáticos en varios servidores físicos y asignarlos dinámicamente a estas cargas de trabajo de alta demanda.

Soberanía digital

Según Gartner, para 2028, el 65 % de los gobiernos de todo el mundo introducirán requisitos de soberanía digital para proteger la infraestructura nacional y limitar la influencia normativa externa.2

A medida que crecen las necesidades de residencia de datos y control de infraestructuras, la virtualización de servidores se ha convertido en una herramienta importante para gestionar el cumplimiento de normativas en todos los territorios. Ayuda a las organizaciones a gestionar dónde se ejecutan las cargas de trabajo y a hacer cumplir los límites geográficos en diferentes entornos normativos.

Virtualización de servidores e IA

La IA está cambiando la forma en que las organizaciones dependen de la virtualización de servidores. A medida que las empresas pasan de las pruebas piloto de IA a la producción a gran escala, los servidores virtualizados se enfrentan a mayores exigencias, entre las que se incluyen un mayor volumen de cargas de trabajo, un mayor consumo de recursos y mayores requisitos de potencia de procesamiento, así como una menor tolerancia al tiempo de inactividad.

Los modernos centros de datos virtualizados utilizan cada vez más la IA para gestionar los recursos de los servidores de forma más eficiente. En lugar de depender de la configuración manual, las organizaciones pueden supervisar el uso de la CPU, el consumo de memoria, los cuellos de botella en el almacenamiento y la proliferación de máquinas virtuales en tiempo real, reequilibrando las cargas de trabajo a medida que cambian las condiciones. La planificación predictiva de la capacidad lleva este enfoque más allá, anticipándose a la demanda antes de que alcance su punto máximo en lugar de reaccionar a posteriori.

La IA también está influyendo en la seguridad de la virtualización de servidores. Al monitorizar constantemente el tráfico entre las máquinas virtuales y analizar los patrones de comportamiento, las organizaciones pueden identificar las amenazas antes y responder más rápidamente de lo que permiten las herramientas tradicionales basadas en reglas.

Para las organizaciones que gestionan cargas de trabajo de IA sensibles, la virtualización de servidores respalda la soberanía de la IA al mantener esas cargas de trabajo en una infraestructura que la organización controla.

Autores

Stephanie Susnjara

Staff Writer

IBM Think

Ian Smalley

Staff Editor

IBM Think

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