Virtualización basada en hardware

Requisito previo: virtualización en computación en la nube y tipos , tipos de virtualización de servidor , hipervisor 
Un enfoque de virtualización de plataforma que permite una virtualización completa eficiente con la ayuda de capacidades de hardware, principalmente desde el procesador host, se conoce como virtualización basada en hardware en computación. Para simular un entorno de hardware completo, o una máquina virtual, se usa la virtualización completa en la que un sistema operativo invitado sin cambios (que usa el conjunto de instrucciones común como máquina host) se ejecuta en un aislamiento sofisticado. 

Las diferentes capas lógicas de la virtualización basada en el sistema operativo, en las que la máquina virtual se instala primero en un sistema operativo host completo y, posteriormente, se utiliza para generar máquinas virtuales. 

Un entorno de ejecución abstracto en términos de hardware informático en el que se puede ejecutar el sistema operativo invitado, denominado virtualización a nivel de hardware. En esto, un sistema operativo representa al invitado, el hardware de la computadora física representa un host, su emulación representa una máquina virtual y el hipervisor representa el Administrador de máquina virtual. Cuando se permite que las máquinas virtuales interactúen con el hardware sin ningún requisito de acción intermedia por parte del sistema operativo del host, generalmente la virtualización basada en hardware es más eficiente. Un componente fundamental de la virtualización de hardware es el hipervisor o administrador de máquinas virtuales (VMM). 

Básicamente, hay dos tipos de Hipervisores que se describen a continuación: 

• Hipervisores de tipo I : los 
  hipervisores de tipo I se ejecutan directamente sobre el hardware. Como resultado, sustituyen a los sistemas operativos y se comunican directamente con la interfaz ISA que ofrece el hardware subyacente, que replican para permitir la gestión de los sistemas operativos invitados. Debido a que se ejecuta de forma nativa en el hardware, este tipo de hipervisor también se conoce como máquina virtual nativa.
• Hipervisores de tipo II: 
  para brindar servicios de virtualización, los hipervisores de tipo II requieren la asistencia de un sistema operativo. Esto significa que son aplicaciones administradas por el sistema operativo que se comunican con él a través de la ABI y simulan la ISA del hardware virtual para los sistemas operativos invitados. Debido a que está alojado dentro de un sistema operativo, esta forma de hipervisor también se conoce como máquina virtual alojada. 

Un hipervisor tiene una interfaz de usuario simple que necesita algo de espacio de almacenamiento. Existe como una capa delgada de software y para establecer una capa de administración de virtualización, realiza una función de administración de hardware. Para el aprovisionamiento de máquinas virtuales, los controladores de dispositivos y el software de soporte están optimizados, mientras que muchas funciones estándar del sistema operativo no están implementadas. Esencialmente, para mejorar la sobrecarga de rendimiento inherente a la coordinación que permite que varias máquinas virtuales interactúen con la misma plataforma de hardware, se utiliza este tipo de sistema de virtualización. 

La compatibilidad de hardware es otro desafío para la virtualización basada en hardware. La capa de virtualización interactúa directamente con el hardware del host, por lo que todos los controladores asociados y el software de soporte deben ser compatibles con el hipervisor. Dado que los controladores de dispositivos de hardware disponibles para otros sistemas operativos pueden no estar disponibles para las plataformas de hipervisor de manera similar. Además, es posible que las funciones de gestión y administración del host no contengan la gama de funciones avanzadas que son comunes a los sistemas operativos. 

Nota: Hyper-V se comunica con el hardware subyacente principalmente a través de controladores proporcionados por proveedores. 

Ventajas de la virtualización basada en hardware: 
reduce la sobrecarga de mantenimiento de la paravirtualización, ya que reduce (idealmente, elimina) la modificación en el sistema operativo invitado. También es significativamente conveniente lograr un rendimiento mejorado. Los ingenieros de VMware y Virtual Iron mencionaron un beneficio práctico de la virtualización basada en hardware. 

Desventajas de la virtualización basada en hardware: la virtualización basada 
en hardware requiere soporte explícito en la CPU host, que puede no estar disponible en todos los procesadores x86/x86_64. Un enfoque de virtualización basado en hardware «puro», que incluye todo el sistema operativo invitado sin modificar, implica muchas trampas de VM y, por lo tanto, se produce un rápido aumento en la sobrecarga de la CPU que limita la escalabilidad y la eficiencia de la consolidación del servidor. Este impacto en el rendimiento se puede mitigar mediante el uso de controladores paravirtualizados; la combinación se ha denominado “virtualización híbrida”.