Computación en la Nube y Virtualización

La virtualización abstrae las máquinas físicas en recursos virtuales flexibles y aislados, y la computación en la nube se basa en ella para ofrecer computación elástica y bajo demanda como servicio.

Definition

La virtualización crea instancias abstractas y aisladas de recursos informáticos —máquinas completas o entornos de proceso— desacopladas de hardware específico; la computación en la nube utiliza la virtualización para proporcionar computación y almacenamiento medidos, bajo demanda y escalables elásticamente a múltiples inquilinos a través de una red.

Scope

Este tema abarca la virtualización de máquinas (hipervisores y máquinas virtuales) y la virtualización a nivel de sistema operativo (contenedores); los modelos de servicio y despliegue en la nube (IaaS, PaaS, SaaS; público, privado, híbrido) según la estandarización del NIST; la elasticidad, la multi-tenencia y el aislamiento de recursos; y los gestores de clústeres y sistemas de orquestación que programan cargas de trabajo virtualizadas en centros de datos.

Core questions

• ¿Cómo proporcionan los hipervisores y los contenedores aislamiento y uso compartido de recursos, y en qué se diferencian?
• ¿Qué ofrecen los modelos de servicio IaaS, PaaS y SaaS, y a quiénes?
• ¿Cómo se programan y aíslan las cargas de trabajo virtualizadas en un centro de datos a gran escala?

Key theories

Virtualización de máquinas

Un hipervisor multiplexa el hardware físico entre múltiples máquinas virtuales con un fuerte aislamiento; la paravirtualización, como en Xen, logra un rendimiento casi nativo al presentar una interfaz de hardware modificada a los sistemas operativos invitados.

Modelos de servicio y despliegue en la nube

El marco del NIST define la computación en la nube a través de cinco características esenciales, tres modelos de servicio (infraestructura, plataforma y software como servicio) y cuatro modelos de despliegue, proporcionando un vocabulario compartido para el campo.

Gestión y orquestación de clústeres

Los gestores de clústeres a gran escala empaquetan diversas cargas de trabajo virtualizadas y en contenedores en máquinas compartidas para impulsar la utilización, respetando el aislamiento y la prioridad, como lo ejemplifican sistemas como Borg.

Clinical relevance

La virtualización y la orquestación son el fundamento operativo de toda nube pública y privada; determinan la eficiencia con la que se utiliza el hardware del centro de datos, cómo se aíslan las cargas de trabajo entre sí y cómo los servicios escalan elásticamente con la demanda.

History

La virtualización de hardware, pionera en los mainframes, fue revivida para servidores comerciales por Xen y VMware a principios de la década de 2000; la definición del NIST (2011) estandarizó la terminología de la nube, y la tecnología de contenedores y los gestores de clústeres como Borg impulsaron el cambio hacia un despliegue orquestado y de grano fino que define las operaciones modernas de la nube.

Debates

Máquinas virtuales versus contenedores

Las máquinas virtuales proporcionan un fuerte aislamiento a nivel de hardware con una sobrecarga mayor, mientras que los contenedores comparten el kernel del host para un inicio ligero y rápido con un aislamiento más débil; la compensación entre la fuerza del aislamiento y la eficiencia impulsa las elecciones continuas en el despliegue.

Key figures

• Paul Barham
• John Wilkes
• Michael Armbrust
• Peter Mell

Seminal works

• armbrust2010
• barham2003
• mell2011

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre una máquina virtual y un contenedor?

Una máquina virtual virtualiza un ordenador completo, ejecutando su propio sistema operativo invitado en un hipervisor, lo que proporciona un fuerte aislamiento. Un contenedor virtualiza a nivel de sistema operativo, compartiendo el kernel del host, lo que lo hace mucho más ligero y rápido de iniciar, pero con un aislamiento más débil entre los inquilinos.