¿Cuál es la diferencia entre el hipervisor de tipo 1 y el de tipo 2?

La principal diferencia entre los hipervisores de tipo 1 frente a los de tipo 2 es que el primero se ejecuta sobre el metal desnudo y el segundo sobre un sistema operativo. Cada tipo de hipervisor también tiene sus propios pros y contras y casos de uso específicos.

La virtualización funciona abstrayendo el hardware físico y los dispositivos de las aplicaciones que se ejecutan en ese hardware. El proceso de virtualización gestiona y aprovisiona los recursos del sistema, incluyendo el procesador, la memoria, el almacenamiento y los recursos de red. Esto permite al sistema alojar más de una carga de trabajo simultáneamente, haciendo un uso más rentable y eficiente de los servidores y sistemas disponibles en toda la organización.

¿Qué son los hipervisores?

La virtualización requiere el uso de un hipervisor, que originalmente se llamaba monitor de máquina virtual o VMM. Un hipervisor abstrae los sistemas operativos y las aplicaciones de su hardware subyacente. El hardware físico sobre el que se ejecuta un hipervisor suele denominarse máquina anfitriona, mientras que las máquinas virtuales que crea y soporta el hipervisor se denominan colectivamente máquinas invitadas.

Un hipervisor permite al hardware anfitrión operar múltiples máquinas virtuales independientes entre sí y compartir recursos abstraídos entre esas máquinas virtuales. La virtualización con un hipervisor aumenta la eficiencia de un centro de datos en comparación con el alojamiento de cargas de trabajo físicas.

Hay dos tipos de hipervisores: Hipervisores de tipo 1 y de tipo 2. Ambas variedades de hipervisor pueden virtualizar elementos comunes como la CPU, la memoria y la red, pero en función de su ubicación en la pila, el hipervisor virtualiza estos elementos de forma diferente.

Hipervisores de tipo 1

Un hipervisor de tipo 1 se ejecuta directamente en el hardware físico de la máquina anfitriona, y se denomina hipervisor bare-metal. El hipervisor de tipo 1 no tiene que cargar un sistema operativo subyacente. Al tener acceso directo al hardware subyacente y no tener que lidiar con ningún otro software (como sistemas operativos y controladores de dispositivos) para la virtualización, los hipervisores de tipo 1 se consideran los más eficientes y de mejor rendimiento disponibles para la informática empresarial.

Los hipervisores que se ejecutan directamente en el hardware físico también son muy seguros. La virtualización mitiga el riesgo de ataques dirigidos a los fallos de seguridad y las vulnerabilidades de los sistemas operativos, ya que cada huésped tiene su propio sistema operativo. Esto garantiza que un ataque a una máquina virtual invitada se aísle lógicamente a esa máquina virtual y no pueda extenderse a otras que se ejecuten en el mismo hardware.

Las organizaciones de TI utilizan hipervisores de tipo 1 para cargas de trabajo de nivel de producción que requieren mayores tiempos de actividad, conmutación por error avanzada y otras características listas para la producción. El típico hipervisor de tipo 1 puede escalar para virtualizar cargas de trabajo a través de varios terabytes de RAM y cientos de núcleos de CPU.

Además, los hipervisores de tipo 1 a menudo proporcionan soporte para el almacenamiento y la red definidos por software, lo que crea seguridad y portabilidad adicionales para las cargas de trabajo virtualizadas. Sin embargo, estas características conllevan un coste inicial mucho más elevado y mayores requisitos de contrato de soporte.

El típico hipervisor de Tipo 1 requiere cierto nivel de gestión externa -con interfaces como Microsoft System Center Virtual Machine Manager o VMware vCenter- para acceder a todo el alcance de las capacidades del hipervisor.

Hipervisores de Tipo 2

Un hipervisor de Tipo 2 suele instalarse sobre un SO existente. A veces se denomina hipervisor alojado porque se basa en el SO preexistente de la máquina anfitriona para gestionar las llamadas a la CPU, la memoria, el almacenamiento y los recursos de red.

Los hipervisores de tipo 2 hunden sus raíces en los primeros días de la virtualización x86, cuando el hipervisor se añadía por encima de los SO de los sistemas existentes. Aunque el propósito y los objetivos de los hipervisores de tipo 1 y 2 son idénticos, la presencia de un SO subyacente con los hipervisores de tipo 2 introduce una latencia inevitable; todas las actividades del hipervisor y el trabajo de cada máquina virtual tienen que pasar por el SO anfitrión. Además, cualquier fallo de seguridad o vulnerabilidad en el sistema operativo anfitrión podría comprometer a todas las máquinas virtuales que se ejecutan por encima de él.

En consecuencia, los hipervisores de tipo 2 generalmente no se utilizan para la computación del centro de datos y se reservan para los sistemas de clientes o usuarios finales – a veces llamados hipervisores de clientes – donde el rendimiento y la seguridad son preocupaciones menores. También tienen un coste inferior al de los hipervisores de tipo 1 y constituyen una plataforma de prueba ideal en comparación con los entornos virtualizados de producción o la nube. Por ejemplo, los desarrolladores de software pueden utilizar un hipervisor de tipo 2 para crear máquinas virtuales para probar un producto de software antes de su lanzamiento. Las organizaciones de TI suelen utilizar hipervisores de tipo 2 para crear escritorios virtuales. Los hipervisores de tipo 2 pueden soportar entornos anidados grandes y complejos.

Soporte de hardware para hipervisores de tipo 1 y de tipo 2

Las tecnologías de aceleración de hardware están ampliamente disponibles para las tareas de virtualización. Dichas tecnologías incluyen las extensiones de la tecnología de virtualización de Intel para los procesadores de Intel y las extensiones de virtualización de AMD para los procesadores de AMD. Existen otras numerosas extensiones y características basadas en la virtualización, incluyendo la traducción de direcciones de segundo nivel y el soporte para la virtualización anidada.

Tanto los hipervisores de Tipo 1 como los de Tipo 2 utilizan el soporte de la aceleración por hardware, pero en diferentes grados.

Las tecnologías de aceleración por hardware realizan muchas de las tareas intensivas de proceso necesarias para crear y gestionar recursos virtuales en un ordenador. La aceleración por hardware mejora el rendimiento de la virtualización y el número práctico de máquinas virtuales que puede albergar un ordenador por encima de lo que puede hacer el hipervisor por sí solo.

Tanto los hipervisores de tipo 1 como los de tipo 2 utilizan el soporte de la aceleración por hardware, pero en distintos grados. Los hipervisores de tipo 1 dependen de tecnologías de aceleración de hardware y normalmente no funcionan sin esas tecnologías disponibles y habilitadas a través de la BIOS del sistema. Los hipervisores de tipo 2 generalmente son capaces de utilizar tecnologías de aceleración de hardware si esas características están disponibles, pero normalmente pueden recurrir a la emulación de software en ausencia de soporte de hardware nativo.

Compruebe con su proveedor de hipervisores para determinar los requisitos de soporte de hardware de un hipervisor específico.

Vendedores de hipervisores de tipo 1 y 2

El mercado de hipervisores contiene varios proveedores, incluyendo VMware, Microsoft, Oracle y Citrix. A continuación se presentan algunos productos populares para hipervisores de tipo 1 y de tipo 2.

Hipervisores de tipo 1:

• VMware vSphere. VMware vSphere incluye el hipervisor ESXi y el software de gestión vCenter para proporcionar un conjunto de productos de virtualización, como el cliente vSphere, los kits de desarrollo de software vSphere, Storage vMotion, el programador de recursos distribuidos y la tolerancia a fallos. VMware vSphere está orientado a los centros de datos empresariales; las empresas más pequeñas podrían tener dificultades para justificar su precio.
• Microsoft Hyper-V. Microsoft Hyper-V se ejecuta en sistemas operativos Windows y permite a los administradores ejecutar varios sistemas operativos dentro de una máquina virtual. Los administradores y desarrolladores suelen utilizar Hyper-V para construir entornos de prueba para ejecutar software en varios SO creando VMs para cada prueba.
• KVM. El hipervisor KVM es una arquitectura de virtualización de código abierto hecha para distribuciones de Linux. El hipervisor KVM permite a los administradores convertir un kernel de Linux en un hipervisor y tiene acceso directo al hardware junto con cualquier VM alojada en el hipervisor. Sus características incluyen la migración en vivo, la programación y el control de recursos.
• Hipervisor Xen. El proyecto Xen de código abierto comenzó originalmente como un proyecto de investigación en la Universidad de Cambridge en 2003. Posteriormente pasó a depender de la Fundación Linux. Xen se utiliza como versión ascendente para otros hipervisores, como Oracle VM y Citrix Hypervisor. Amazon Web Services utiliza una versión personalizada del hipervisor Xen como base de su Elastic Compute Cloud.
• Oracle VM. Oracle VM es una arquitectura de virtualización de código abierto que utiliza Xen en su núcleo y permite a los administradores desplegar sistemas operativos y software de aplicación en VMs. Las características de Oracle VM incluyen la creación y configuración de grupos de servidores, la creación y gestión de repositorios de almacenamiento, la clonación de VM, la migración de VM y el equilibrio de carga.
• Citrix Hypervisor. El Citrix Hypervisor — antes conocido como Citrix XenServer — es una plataforma de virtualización de servidores de código abierto basada en el hipervisor Xen. Los administradores utilizan el Citrix Hypervisor para desplegar, alojar y gestionar máquinas virtuales, así como para distribuir recursos de hardware a esas máquinas virtuales. Algunas características clave son las plantillas de VM, XenMotion y los parches en vivo del host. El Citrix Hypervisor viene en dos versiones: Standard y Enterprise.

Productos de hipervisor de tipo 2:

• Oracle VM VirtualBox. Oracle VM VirtualBox es un hipervisor alojado de código abierto que se ejecuta en un sistema operativo anfitrión para dar soporte a las máquinas virtuales invitadas. VirtualBox es compatible con una variedad de sistemas operativos anfitriones, como Windows, Apple macOS, Linux y Oracle Solaris. VirtualBox ofrece instantáneas ramificadas de múltiples generaciones, Guest Additions, multiprocesamiento de invitados, soporte ACPI y arranque en red Preboot Execution Environment.
• VMware Workstation Pro y VMware Fusion. VMware Workstation Pro es un hipervisor alojado de 64 bits capaz de implementar la virtualización en sistemas Windows y Linux. Algunas de las características de Workstation incluyen la compartición de archivos entre el host y el huésped, la creación y el despliegue de VMs encriptadas y las instantáneas de VM.

VMware desarrolló Fusion como una alternativa a Workstation. VMware Fusion ofrece muchas de las mismas capacidades que Workstation pero es compatible con macOS y viene con menos características a un precio reducido.

• QEMU. QEMU es una herramienta de virtualización de código abierto que emula arquitecturas de CPU y permite a los desarrolladores y administradores ejecutar aplicaciones compiladas para una arquitectura en otra. QEMU ofrece características tales como soporte para hardware de módulo de memoria dual en línea no volátil, sistema de archivos compartido, invitados seguros y cifrado de memoria.
• Parallels Desktop. Principalmente orientado a los administradores de macOS, Parallels Desktop permite que los sistemas operativos y las aplicaciones de Windows, Linux y Google Chrome se ejecuten en el Mac de Apple. Las características comunes incluyen el acondicionamiento de la red, el soporte de 128GB por VM y las integraciones de Chef/Ohai, Docker y HashiCorp Vagrant. Parallels Desktop viene en tres modos: Coherencia, Pantalla Completa y Modo Modalidad.

Hipervisor Tipo 1 vs. Tipo 2

A la hora de elegir entre un hipervisor Tipo 1 y Tipo 2, los administradores deben tener en cuenta el tipo y tamaño de sus cargas de trabajo. Si los administradores trabajan principalmente en una empresa o una gran organización y deben desplegar cientos de máquinas virtuales, un hipervisor de tipo 1 se adaptará a sus necesidades.

Pero si los administradores tienen un despliegue más pequeño o requieren un entorno de pruebas, los hipervisores de tipo 2 son menos complejos y tienen un precio menor. Y las empresas y organizaciones pueden utilizar hipervisores de tipo 2 según sea necesario para las cargas de trabajo que se adapten a la tecnología.