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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA ECOTEC
FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
COMPUTACIONALES Y
TELECOMUNICACIONES
VIRTUALIZACIÓN
SISTEMAS OPERATIVOS I
GABRIEL SUAREZ AREVALO
SARA NORIEGA
22 DE JUNIO 2012
INDICE
Virtualización .……………………………………………………………………………………….pág. 3
Tipos de Virtualización ..………………………………………………………………………..pág. 3
Máquina Virtual…………………………..……………………………………………………….pág. 5
Técnicas de Virtualización…………………………………………………………………….pág. 6
Paravirtualizacion………………………………………………………………………………….pág. 7
Herramientas de Virtualización…………………………………………………………….pág. 8
Conclusión ..……………………………………………………………………………………….pág. 14
2
Virtualización
Se conoce como virtualización a un conjunto de técnicas, software y hardware que
permite ofrecer sobre una única computadora varios entornos operativos distintos.
Pronto surgió la necesidad de ejecutar diferentes sistemas operativos sobre una única
plataforma de hardware, dando lugar al nacimiento de
las primeras máquinas virtuales (VM, por sus siglas en
inglés). En los años subsiguientes el concepto de
virtualización se amplió para incluir la abstracción de los
recursos de almacenamiento (discos, storages, cintas) y
las redes y enlaces de datos.
Por ejemplo, la virtualización de un sistema operativo es
el uso de una aplicación de software para permitir que
un mismo sistema operativo maneje varias imágenes de
los sistemas operativos a la misma vez.
Esta tecnología permite la separación del hardware y el software, lo cual posibilita a su vez
que múltiples sistemas operativos, aplicaciones o plataformas de cómputo se ejecuten
simultáneamente en un solo servidor o PC según sea el caso de aplicación.
Tipos de Virtualización
Hay varias formas de ver o catalogar la virtualización, pero en general se trata de uno de
estos dos casos: virtualización de plataforma o virtualización de recursos.


Virtualización de plataforma: se trata de simular una máquina real (servidor o PC)
con todos sus componentes y prestarle todos los recursos necesarios para su
funcionamiento. En general, hay un software anfitrión que es el que controla que
las diferentes máquinas virtuales sean atendidas correctamente y que está ubicado
entre el hardware y las máquinas virtuales. Dentro de este esquema caben la
mayoría de las formas de virtualización más conocidas, incluidas la virtualización
de sistemas operativos, la virtualización de aplicaciones y la emulación de sistemas
operativos.
Virtualización de recursos: esta permite agrupar varios dispositivos para que sean
vistos como uno solo, o al revés, dividir un recurso en múltiples recursos
independientes. Generalmente se aplica a medios de almacenamiento. También
existe una forma de virtualización de recursos muy popular que no es sino las
redes privadas virtuales o VPN, abstracción que permite a un PC conectarse a una
red corporativa a través de la Internet como si estuviera en la misma sede física de
la compañía.
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Ventajas de la virtualización
Las ventajas de disponer de servidores virtualizados frente a servidores físicos son las
siguientes:
- Ahorro de costes: Podremos adquirir un solo servidor, aunque más potente, y no tener
que comprar más servidores sino solamente ir creándolos en el gestor de máquinas
virtuales. También permite ahorro en el coste de mantenimiento y en el de personal,
además de ahorrar espacio
- Crecimiento más flexible: Instalar un nuevo servidor es mucho más sencillo y rápido
frente a hacerlo con un servidor físico.
- Administración simplificada: Desde la consola del gestor de máquinas virtuales podemos
aumentar o reducir los recursos para una determinada máquina, reiniciarla, instalar
parches o simplemente borrarla en caso de problemas.
- Aprovechamiento de aplicaciones antiguas: Una de las ventajas de la virtualización es la
posibilidad de conservar aplicaciones que funcionan en sistemas antiguos y aun así
modernizar la infraestructura informática de la empresa. Esa aplicación puede “sobrevivir”
en una máquina virtual independiente sin que haga falta conservar el ordenador antiguo.
- Centralización de tareas de mantenimiento: Podemos realizar copias de seguridad de un
solo golpe de todas las máquinas, programar actualizaciones y otras actividades desde el
gestor de máquinas virtuales. También podemos centralizar otras funciones.
- Disminuye tiempos de parada: Una ventaja importante, solucionar problemas o realizar
copias de seguridad son tareas que se realizan en mucho menos tiempo. Por ejemplo, se
puede clonar una máquina y seguir dando servicio mientras se realiza mantenimiento de
la máquina virtual de producción como actualizaciones.
- Mejor gestión de recursos: Se puede aumentar la memoria o almacenamiento de la
máquina huésped para aumentar los recursos de todas las máquinas virtuales a la vez, por
lo que se aprovecha mucho mejor las inversiones en hardware.
- Balanceo de recursos: Es posible asignar un grupo de servidores físicos para que
proporcionen recursos a las máquinas virtuales y asignar una aplicación que haga un
balanceo de los mismos, otorgando más memoria, recursos de la CPU, almacenamiento o
ancho de banda de la red a la máquina virtual que lo necesite.
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Desventajas de Virtualizar
Comparto algunos mitos, expertos afirman que el precio de virtualizar se ve reflejado en el
rendimiento, una maquina virtual no va rendir de igual manera que una maquina física
con su propio hardware, ¿Por qué? porque va compartir los recursos hardware con el
sistema operativo anfitrión o controlador de Virtualización.
Por otra parte, existe temor al poner toda la columna vertical tecnológica de la compañía
en una sola máquina, ¿qué pasa en caso de que el chasis o el hardware controlador de las
maquinas virtuales falle? Otra pregunta bastante común es: ¿En dónde queda la
aceleración por Hardware en la Virtualización?
Pero los fabricantes y proveedores de estas tecnologías se han encargado de superar
ofreciendo tranquilidad a los usuarios.
Maquina Virtual
Una máquina virtual es un software que emula a una computadora y puede ejecutar
programas como si fuese una computadora real. Este software en un principio fue
definido como "un duplicado eficiente y aislado de una máquina física". La acepción del
término actualmente incluye a máquinas virtuales que no tienen ninguna equivalencia
directa con ningún hardware real.
Característica
Una característica esencial de las máquinas virtuales es que los procesos que ejecutan
están limitados por los recursos y abstracciones proporcionados por ellas. Estos procesos
no pueden escaparse de esta "computadora virtual".
Uno de los usos domésticos más extendidos de las máquinas virtuales es ejecutar sistemas
operativos para "probarlos". De esta forma podemos ejecutar un sistema operativo que
queramos probar (GNU/Linux, por ejemplo) desde nuestro sistema operativo habitual
(Mac OS X por ejemplo) sin necesidad de instalarlo directamente en nuestra computadora
y sin miedo a que se des configuré el sistema operativo primario.
Funcionamiento
En primer lugar se crea una máquina virtual, para lo que se dispone de un asistente donde
se indican varios detalles como el tamaño del disco duro, cantidad de RAM, conexiones de
red, etc.
El siguiente paso es, instalar el sistema operativo. El proceso es idéntico a instalarlo en un
equipo físico.
El programa también dispone de un complemento, se instalan sobre el sistema operativo
virtual y aportan características adicionales.
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Con las máquinas virtuales, podemos tener varios sistemas operativos sin necesidad de
crear particiones o tener más discos duros, esto nos permitirá poder tener sistemas
operativos para pruebas.
Desventaja
Uno de los inconvenientes de las máquinas virtuales es que agregan gran complejidad al
sistema en tiempo de ejecución. Esto tiene como efecto la ralentización del sistema, es
decir, el programa no alcanzará la misma velocidad de ejecución que si se instalase
directamente en el sistema operativo "anfitrión" (host) o directamente sobre la
plataforma de hardware. Sin embargo, a menudo la flexibilidad que ofrecen compensa
esta pérdida de eficiencia.
Técnicas de Virtualización
Una VM brinda un entorno de ejecución donde puede correr un sistema operativo
completo, denominado virtualizado o invitado. Ofrece la ilusión de acceso exclusivo a la
plataforma de hardware sobre la cual se ejecuta, e incluso puede mostrar una visión de
otra arquitectura diferente a la real, tanto de la CPU como la memoria, el almacenamiento
y los dispositivos de entrada/salida. La virtualización de servidores puede implementarse
en distintos niveles, a saber:
- Virtualización a nivel de aplicaciones
- Virtualización a nivel de sistema operativo
- Virtualización a nivel de hardware
La virtualización a nivel de hardware: Permite que una única computadora pueda
ejecutar múltiples sistemas operativos, iguales o distintos, en forma simultánea,
proveyendo mayor aislación entre VM's. Esta técnica se basa en la interposición de una
capa de software denominada VMM (Virtual Machine Monitor) entre el hardware y cada
VM, las que a su vez brindan el entorno de ejecución a los sistemas operativos
virtualizados.
La virtualización a nivel de sistema operativo Mejora el rendimiento, gestión y eficiencia.
En la base reside un sistema operativo anfitrión estándar. A continuación encontramos la
capa de virtualización, con un sistema de archivos propietario y una capa de abstracción
de servicio de kernel que garantiza el aislamiento y seguridad de los recursos entre
distintos contenedores. La capa de virtualización hace que cada uno de los contenedores
aparezca como servidor autónomo. Finalmente, el contenedor aloja la aplicación o carga
de trabajo.
La virtualización a nivel de aplicaciones Un ejemplo de la virtualización a nivel de
aplicaciones es la máquina virtual Java (JVM), que provee un ambiente de ejecución de
aplicaciones desarrolladas en lenguaje Java en forma de una capa de software que
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remueve la dependencia de la aplicación respecto de la interface de programación del
sistema operativo (API y system calls) y del hardware. De esta forma, las aplicaciones Java
pueden correr en múltiples plataformas, tales como PC’s, servidores, celulares y otro
dispositivos.
Para virtualización
La Paravirtualización es una técnica de programación informática que permite virtualizar
por software sistemas operativos. El programa paravirtualizador presenta una interfaz de
manejo de máquinas virtuales. Cada máquina virtual se comporta como un computador
independiente, por lo que permite usar un sistema operativo o varios por computador
emulado.
Función
La intención de la interfaz modificada es reducir la porción del tiempo de ejecución del
usuario, empleado en operaciones que son sustancialmente más difíciles de ejecutar en
un entorno virtual, comparado con un entorno no virtualizado. La paravirtualización
provee filtros especialmente definidos para permitir a los invitados y al anfitrión hacer
peticiones y conocer estas tareas, que de otro modo serían ejecutadas en el dominio
virtual (donde el rendimiento de la ejecución es peor.) Por lo tanto, una plataforma de
paravirtualización exitosa puede permitir que el monitor de la máquina virtual (VMM) sea
más simple (por traslado de la ejecución de tareas críticas desde el dominio virtual al
anfitrión de dominio), y/o que reduzca la degradación del rendimiento global de la
ejecución de la máquina dentro del anfitrión virtual.
Uso
Actualmente se puede usar tanto como sistema anfitrión o invitado casi cualquier
distribución de Linux, además existen ports para NetBSD y OpenSolaris. Con los sistemas
propietarios ocurre lo contrario, debido a que se necesita modificar el núcleo para que se
ejecute este con un nivel de privilegios distinto, así que ninguno de la familia Windows se
puede usar como invitado.
Virtualización por (Hardware)
Virtualización asistida por Hardware son extensiones introducidas en la arquitectura de
procesador x86 para facilitar las tareas de virtualización al software ejecutándose sobre el
sistema. Si cuatro son los niveles de privilegio o anillos de ejecución en esta arquitectura,
desde el cero o de mayor privilegio, que se destina a las operaciones del kernel de SO, al
tres, con privilegios menores que es el utilizado por los procesos de usuario, en esta nueva
arquitectura se introduce un anillo interior o ring -1 que será el que un hypervisor o
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Virtual Machine Monitor usará para aislar todas las capas superiores de software de las
operaciones de virtualización.
Kernel-based Virtual Machine (KVM)
Kernel-based Virtual Machine o KVM, (en español,
Máquina virtual basada en el núcleo) es una
solución
para
implementar
virtualización
completa con Linux. Está formada por un módulo
del núcleo (con el nombre kvm.ko) y herramientas
en el espacio de usuario, siendo en su totalidad
software libre. El componente KVM para el núcleo
está incluido en Linux desde la versión 2.6.20.
KVM permite ejecutar máquinas virtuales
utilizando imágenes de disco que contienen
sistemas operativos sin modificar. Cada máquina
virtual tiene su propio hardware virtualizado: una
tarjeta de red, discos duros, tarjeta gráfica, etc.
Virtual BOX
VirtualBox, se trata de un programa de virtualización
desarrollado por la empresa alemana Innotek GmbH. Se trata
de un programa creado con carácter comercial licenciado y
propietario, aunque a principios de año la empresa creadora
ha lanzado una versión limitada de VirtualBox bajo licencia
GPL.
VirtualBox está disponible en sus versiones para sistemas
Windows y sistemas Linux de 32-bits, existiendo además una
versión beta para sistemas MAC OS X. El programa es capaz
de virtualizar Windows, Linux (versión del núcleo 2.x), OS/2
Warp,
OpenBSD
y
FreeBSD.
VirtualBox carece de algunas funcionalidades, pero a cambio aporta otras como:
- Ejecución remota de máquinas virtuales utilizando Remote Desktop Protocol (RDP).
Soporte
para
iSCSI.
Soporte
para
USB
con
dispositivos
remotos
sobre
RDP.
Como cuestión digna de mención, VirtualBox soporta virtualización VT-x para el hardware
de los procesadores de Intel, y de manera experimental, virtualización AMD-V para el de
los procesadores AMD.
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VM Ware
El software VM Ware es uno de los más conocidos para el uso en virtualización de
software. VMware Inc., es una empresa que
proporciona la mayor parte del software de
virtualización disponible para ordenadores compatibles
X86. Al hablar de VMware estamos pensando en un
programa de virtualización de Software cuando
realmente en este software se incluyen el software
comercial, VMware Workstation, y los gratuitos
VMware
Server
y
VMware
Player.
El software de VMware tiene versiones para diferentes sistemas operativos y es capaz de
ejecutarse tanto en Windows, como en Linux e incluso en Mac OS X que corre en
procesadores INTEL, en este caso bajo el nombre de VMware Fusión.
VMware Workstation es uno de los programas más conocidos, ya que permite la
emulación en plataformas PC x86. Esto hace que cualquier usuario con un ordenador de
sobremesa o portátil pueda realizar la emulación de tantas máquinas virtuales como los
recursos de hardware de su sistema permitan. Esta versión es una aplicación que se
instala dentro de un sistema operativo anfitrión (host) como un programa estándar, de tal
forma que las máquinas virtuales corren dentro de esta aplicación, existiendo un
aprovechamiento
restringido
de
recursos.
Recordamos que es software comercial y sujeto a las condiciones del contrato de licencia
del
fabricante.
VMware Player es un producto gratuito que permite ejecutar máquinas virtuales creadas
con otros productos, pero no permite crearlas él mismo. Las máquinas virtuales se tienen
que crear con productos más avanzados como VMware Workstation, aunque desde la
liberación de VMware Player han surgido páginas web donde es posible crear las
máquinas virtuales usando otras herramientas como VMX Builder.
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Xen
Xen es un monitor de máquina virtual de código abierto desarrollado por la Universidad
de Cambridge.
La meta del diseño es poder ejecutar
instancias de sistemas operativos con
todas sus características, de forma
completamente funcional en un equipo
sencillo. Xen proporciona aislamiento
seguro, control de recursos, garantías de
calidad de servicio y migración de
máquinas virtuales en caliente. Los
sistemas operativos pueden ser modificados explícitamente para correr Xen (aunque
manteniendo la compatibilidad con aplicaciones de usuario). Esto permite a Xen alcanzar
virtualización de alto rendimiento sin un soporte especial de hardware. Intel ha realizado
diversas contribuciones a Xen que han permitido añadir soporte para sus extensiones de
arquitectura VT-X Vanderpool. Esta tecnología permite que sistemas operativos sin
modificar actúen como hosts dentro de las máquinas virtuales de Xen, siempre y cuando
el servidor físico soporte las extensiones VT de Intel o Pacifica de AMD
Las máquinas virtuales son usadas a menudo por las empresas en sus servidores y
ordenadores centrales para abstraer la mayor cantidad de aplicaciones posibles y proteger
las aplicaciones poniéndolas en máquinas virtuales diferentes (semejante a una jaula
chroot). Se puede utilizar no sólo por razones de seguridad o funcionamiento, sino
también para poder tener ejecutándose diferentes sistemas operativos en el mismo
ordenador. Con la migración de máquinas virtuales en caliente de Xen se puede conseguir
hacer balance de cargas sin tiempos muertos.
OpenVZ
Es una tecnología de virtualización en el nivel de sistema operativo para Linux. OpenVZ
permite que un servidor físico ejecute múltiples instancias de sistemas operativos
aislados, conocidos como Servidores
Privados Virtuales (SPV o VPS en inglés) o
Entornos Virtuales (EV).
Si se lo compara a máquinas virtuales
tales como VMware, VirtualBox y las tecnologías de virtualización tales como Xen, Open
ofrece menor flexibilidad en la elección del sistema operativo: tanto los huéspedes como
los anfitriones deben ser Linux (aunque las distribuciones de GNU/Linux pueden ser
diferentes en diferentes EVs). Sin embargo, la virtualización en el nivel de sistema
operativo de OpenVZ proporciona mejor rendimiento, escalabilidad, densidad,
administración de recursos dinámicos, y facilidad de administración que las alternativas.
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OpenVZ es una base de Virtuozzo que es un software comercial desarrollado por SWsoft,
Inc., OpenVZ es un producto de software libre y licenciado bajo los términos de la licencia
GNU GPL versión 2.
OpenVZ consiste del núcleo y de herramientas en el nivel de usuario
Exokernel
El exonúcleo (en inglés: exokernel) es un sistema creado con fines de investigación en el
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) sobre
OpenBSD y un tipo de sistemas operativos similares. Su
propósito es crear una especie de capa de software
para otros sistemas virtuales.
La idea tras los exonúcleos es obligar a los
desarrolladores a usar el menor número posible de
abstracciones, permitiéndoles hacer tantas decisiones
como sea posible sobre las abstracciones de hardware.
Los exonúcleos son pequeños, ya que su funcionalidad
está limitada a asegurar la protección y el multiplexado
de recursos, que son muchísimo más simples que las implementaciones del paso de
mensajes y las abstracciones de hardware de los núcleos monolíticos tradicionales.
Las aplicaciones pueden pedir direcciones específicas de memoria, bloques de disco, etc.
El núcleo sólo asegura que el recurso está libre y se permite a la aplicación usarlo. Este
acceso de bajo nivel al hardware permite al programador implementar abstracciones
personalizadas y omitir las innecesarias, normalmente contribuyendo a un mejor
desempeño de la aplicación. Esto también permite a los programadores escoger qué nivel
de abstracción desean.
Los exonúcleos pueden ser vistos como una aplicación del principio del "fin al fin" a los
sistemas operativos, en el sentido en que no fuerzan a una aplicación a poner sus
abstracciones en distintas capas de las que fueron diseñadas con diferentes requisitos en
mente. Por ejemplo, en el proyecto del exonúcleo del MIT, el servidor web Cheetah
guarda paquetes preformateados del protocolo IP en el disco, y el núcleo garantiza un
acceso seguro al disco evitando lecturas y escrituras no permitidas, pero cómo se abstrae
el funcionamiento del disco se deja a la elección de las librerías que la aplicación usa.
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Hyper-V
Hyper-V es un rol de Windows Server 2008 R2 que proporciona las herramientas y los
servicios necesarios para crear un entorno servidor
virtualizado. Este entorno virtualizado se puede usar
para abordar diversos objetivos empresariales
orientados a mejorar la eficacia y reducir los costos.
Además, este tipo de entorno es útil en el sentido de
que permite crear y administrar máquinas virtuales de
manera que se puedan ejecutar varios sistemas operativos en un único equipo físico y
aislar tales sistemas operativos entre sí.
Que funcionalidades nos aporta Hyper –V
Entre las principales funcionalidades de Hyper-V destacan las siguientes:
•Una nueva arquitectura nueva, muy mejorada: La nueva arquitectura de hypervisor
basada en micro-kernel de 64 bits permite a Hyper-V soportar una amplia gama de
dispositivos y conseguir un mejor rendimiento y mayor seguridad.
•Soporte para sistemas operativos muy diversos: Incluye soporte para la ejecución
simultánea de distintos tipos de sistemas operativos, tanto de 32 como de 64 bits, en
distintas plataformas de servidor, como Windows y Linux.
•Soporte para SMP: Es capaz de soportar arquitecturas SMP con hasta 4 procesadores en
entornos de máquina virtual, con lo que puede aprovechar al máximo las ventajas de las
aplicaciones multi-thread en VM.
•Soporte para memoria: Soporta el direccionamiento de gran cantidad de memoria para
cada máquina virtual, haciendo posible la ejecución virtualizada de prácticamente
cualquier tarea, con lo que Hyper-V se convierte en la plataforma ideal tanto para
grandes compañías como empresas pequeñas o medianas.
•Acceso mejorado al sistema de almacenamiento: Con acceso a disco en modo “passthrough” y un amplio soporte para SAN y acceso a discos internos, Hyper-V ofrece una
gran flexibilidad a la hora de configurar y utilizar de forma óptima los entornos y recursos
de almacenamiento.
•Nueva arquitectura de hardware compartido: La nueva arquitectura de proveedor de
servicio virtual/cliente de servicio virtual (VSP/VSC) permite a Hyper-V conseguir un
mejor rendimiento y un nivel más elevado de utilización de los recursos básicos como los
discos duros, dispositivos de red, vídeo, etc.
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•Migración rápida: Hyper-V facilita la migración rápida hacia una máquina virtual desde
cualquier sistema host físico a otro, con pérdidas de servicio mínimas, aprovechando las
capacidades bien conocidas de alta disponibilidad de Windows Server y las herramientas
de gestión System Center.
•Componentes de integración de Linux: Los componentes de integración de Linux (Beta)
ya están disponibles para las ediciones x86 y x64 de SUSE Linux Enterprise Server 10 SP1.
Estos componentes de integración permiten aprovechar desde Linux compatible con Xen
todas las ventajas de la arquitectura VSP/VSC y obtener un mejor rendimiento. Los
componentes de integración Linux Beta ya se pueden descargar desde el sitio Web
connect.microsoft.com.
•Instantáneas de Máquina Virtual: Hyper-V es capaz de obtener instantáneas de una
máquina virtual en ejecución, gracias a las cuales se pueden revertir a un estado anterior
y mejorar las posibilidades de las soluciones de backup y recuperación ante desastres.
•Escalabilidad: Con soporte para múltiples procesadores y núcleos en el nivel de host y un
acceso a memoria mejorado dentro de las máquinas virtuales, los entornos de
virtualización pueden escalar verticalmente para dar soporte a un mayor número de
máquinas virtuales sobre la misma máquina física, y seguir aprovechando las facilidades
de migración rápida para una mayor escalabilidad en entornos de múltiples hosts.
•Extensible: Las APIs e interfaces WMI (Windows Management Instrumentación), basadas
en estándares de la industria de Hyper-V hacen posible que los fabricantes y
desarrolladores de software independientes puedan crear herramientas propias,
utilidades y mejoras para la plataforma de virtualización.
Microsoft Hyper-V es un programa de virtualización basado en un hipervisor para los
sistemas de 64-bits con los procesadores basados en AMD-V o Tecnología de virtualización
Intel (el instrumental de gestión también se puede instalar en sistemas x86). Una versión
beta de Hyper-V se incluyó en el Windows Server 2008 y la versión definitiva se publicó el
26 de junio de 2008.
La versión actual de Hyper-V, incluida en Windows Server 2008 R2 como rol de servidor,
agregó mejoras y nuevas funcionalidades como Live Migration, almacenamiento en
máquinas virtuales dinámicas, y compatibilidad mejorada con procesadores y redes
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Conclusión
Hoy en día se conoce más sobre las herramientas de virtualización las cuales nos ofrecen
un sin número de facilidades comenzando desde las económicas ya que permiten tener
dentro de un mismo servidor o maquina física un número considerable de máquinas
lógicas todo dependiendo de los recursos de las maquinas físicas, todas esta herramientas
nos permiten la creación de máquinas sin importar el sistema operativo que se vaya a
manejar la mayor parte de ellas como Vmware ofrecen diferentes herramientas por
separado para este objetivo también nos ofrece una consola para el manejo de todos los
host que albergan a las máquinas virtuales.
La tecnología de todo software que nos permiten realizar la virtualización va mejorando
con el tiempo y dando mayores recursos para hacer más cómoda la interacción y
mantenimiento de las máquinas virtuales.
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