Guia de Virtualització: Conceptes, Tipus i Configuració

1. Virtualització: Conceptes bàsics

Què és la virtualització?

La virtualització permet executar diversos sistemes operatius i aplicacions en un únic equip físic, aprofitant millor els recursos disponibles.

Per què s’utilitza?

• Estalvi de costos: Reducció de la inversió en maquinari.
• Millor ús del maquinari: Optimització de la càrrega de treball.
• Flexibilitat: Adaptació ràpida a noves necessitats.
• Facilitat de gestió: Administració centralitzada.
• Migració de sistemes: Facilitat per moure sistemes entre equips físics.

2. Màquina real vs. Màquina virtual

Màquina real (amfitrió o host)

• És l'equip físic tangible.
• Disposa de CPU, RAM, disc i xarxa reals.

Màquina virtual (convidada o guest)

• És un entorn virtual simulat.
• Utilitza els recursos de la màquina real.
• Està gestionada per un hipervisor.

3. Tipus de virtualització

• Servidors: Permet tenir múltiples serveis en un sol servidor físic.
• Escriptori: Gestió d'escriptoris remots.
• Xarxes: Creació de routers i switches virtuals.
• Aplicacions: Execució d'apps de forma independent del sistema operatiu (SO).
• Emmagatzematge: Discs agrupats en un sistema únic i lògic.

4. Hipervisors

Què és un hipervisor?

És el programari encarregat de crear i gestionar les màquines virtuals.

Tipus d’hipervisors

Tipus 1 (Natiu o Bare-metal)

• S'executa directament sobre el maquinari.
• Ofereix més rendiment i estabilitat.
• D'ús empresarial principalment.
  Exemples: VMware ESXi, Hyper-V i Citrix XenServer.

Tipus 2 (Allotjat o Hosted)

• S'executa sobre un sistema operatiu ja instal·lat.
• És més fàcil d’utilitzar.
• D'ús educatiu o personal.
  Exemples: VirtualBox, VMware Workstation i Parallels Desktop.

5. Contenidors

Característiques principals

• Comparteixen el nucli del sistema operatiu amfitrió.
• No necessiten un SO convidat complet.
• Són molt eficients en l'ús de recursos.

Avantatges

• Aïllament d’aplicacions.
• Instal·lació ràpida i àgil.
• Alta portabilitat entre entorns.
• Poc consum de recursos del sistema.

Inconvenients

• Dependència directa del SO amfitrió.
• Les dades no són persistents per defecte.
• Possibles problemes amb aplicacions gràfiques complexes.

6. Hipervisors vs. Contenidors

7. Màquines virtuals de sistema vs. de procés

• De sistema: Simula un ordinador complet per instal·lar-hi un SO (com Windows o Linux).
• De procés: Executa una única aplicació de forma aïllada (com la Java Virtual Machine).

8. Avantatges de les màquines virtuals

• ✅ Permeten tenir diversos SO alhora.
• ✅ Execució d'apps d’altres sistemes operatius.
• ✅ Compatibilitat amb SO antics (llegat).
• ✅ Realització de proves i snapshots (instantànies).
• ✅ Facilitat de portabilitat.
• ✅ Gran estalvi de costos operatius.

9. Inconvenients de les màquines virtuals

• ❌ Pèrdua de rendiment respecte a l'equip físic.
• ❌ Dependència total de l’hipervisor.
• ❌ Dependència de l’estat de l’amfitrió.
• ❌ Una fallada física afecta totes les VM allotjades.

10. Programari de virtualització

Programari lliure

• VirtualBox: Sota llicència GPL, molt versàtil.

Programari propietari

• VMware Workstation: Solució professional de pagament.
• Parallels Desktop: Molt popular en entorns macOS.

11. Creació d’una màquina virtual a VirtualBox

Passos bàsics per a la configuració

1. Crear una nova màquina.
2. Assignar un nom i tipus de SO.
3. Configurar la memòria RAM.
4. Assignar nuclis de CPU.
5. Crear un disc dur virtual (format VDI, reserva dinàmica).
6. Seleccionar la imatge ISO del sistema operatiu.
7. Iniciar la instal·lació del sistema.

12. Guest Additions

Les Guest Additions són complements que milloren el funcionament de la VM:

• Habiliten carpetes compartides entre host i guest.
• Permeten copiar i enganxar (porta-retalls compartit).
• Integren el moviment del ratolí de forma fluida.
• Ofereixen una millor resolució de pantalla.

13. Configuració de la màquina virtual

General

• Gestió del nom, porta-retalls, funció d'arrossegar i xifrat de disc.

Sistema

• Ajust de RAM, CPU, ordre d’arrencada i tecnologies com VT-x / AMD-V o PAE/NX.

Pantalla

• Configuració de la memòria de vídeo, controlador gràfic, acceleració 3D, gravació i VRDP.

Emmagatzematge

• Gestió de controladors IDE / SATA, muntatge d'ISO, SSD virtual i connexió en calent.

Xarxa

• Modes de connexió: NAT, adaptador pont, xarxa interna, només amfitrió o xarxa NAT.

USB

• Suport per a USB 1.1, 2.0 i 3.0 i configuració de filtres USB.

Carpetes compartides

• Configuració de permisos de lectura i escriptura (requereix Guest Additions).

14. Proves de rendiment (Benchmark)

Què és un benchmark?

És un procés que mesura el rendiment real d'un sistema o component.

Fases del procés

1. Planificació: Definir què es vol mesurar.
2. Captura: Recollida de dades durant l'execució.
3. Anàlisi: Interpretació dels resultats obtinguts.
4. Pla d’acció: Decidir quins canvis cal fer.
5. Millores: Aplicació de les optimitzacions.

Objectius principals

• Determinar si es poden afegir més VM al servidor.
• Comparar el rendiment entre diferents hipervisors.
• Mesurar la pèrdua de rendiment respecte al sistema físic.

Eines recomanades

• Geekbench, PassMark i Novabench per a proves generals.
• Phoronix per a entorns Linux.
• VMMark per a centres de processament de dades (CPD).