- La virtualización se basa en un hipervisor que abstrae CPU, memoria, red y almacenamiento para crear máquinas virtuales aisladas sobre un mismo hardware físico.
- La virtualización asistida por hardware introduce un anillo de privilegio especial (ring -1) y extensiones como Intel VT-x o AMD-V que hacen la virtualización más eficiente y segura.
- Existen múltiples tipos de virtualización (servidores, almacenamiento, red, datos, aplicaciones y escritorios) que permiten consolidar recursos y simplificar la gestión de TI.
- En Windows, tecnologías como Hyper-V aprovechan estas extensiones de CPU siempre que la virtualización esté activada en la BIOS/UEFI y se cumplan los requisitos del sistema.
La virtualización asistida por hardware es una de esas tecnologías que trabajan en segundo plano pero que marcan la diferencia cuando quieres montar máquinas virtuales rápidas, seguras y estables. Si alguna vez has querido probar otro sistema operativo, montar un servidor de pruebas o trastear con malware sin jugártela, todo eso se apoya en una combinación de software de virtualización e instrucciones especiales del procesador.
Antes de meternos hasta el fondo con el famoso “VT-x”, “AMD‑V” y compañía, viene bien tener una visión global. La virtualización no solo va de arrancar un Windows dentro de otro Windows: abarca servidores, almacenamiento, red, datos, escritorios y aplicaciones, y permite aprovechar al máximo el hardware físico. Vamos a ver, con calma pero sin enrollarnos más de la cuenta, qué es la virtualización, cómo funciona la virtualización asistida por hardware y qué papel juega todo esto en Windows, Linux y en la infraestructura de una empresa.
Qué es la virtualización en informática
Cuando hablamos de virtualización en sentido amplio nos referimos a la creación de versiones virtuales de recursos físicos de un ordenador. Esos recursos pueden ser un servidor completo, un sistema operativo, un disco de almacenamiento, una red o incluso funciones concretas como un firewall o un equilibrador de carga.
En el centro de todo está el hipervisor o Virtual Machine Monitor (VMM), una capa de software que se sitúa entre el hardware físico (el host) y las máquinas virtuales (los sistemas invitados o guests). Esta capa gestiona los cuatro recursos clave del sistema: CPU, memoria, red y almacenamiento, y los reparte dinámicamente entre las diferentes máquinas virtuales que se ejecutan sobre el mismo equipo físico.
La idea no es nueva: el concepto de virtualización se empezó a utilizar en los años 60, sobre todo en entornos de mainframe. Lo que hace esta tecnología es esconder los detalles técnicos del hardware real mediante abstracción y encapsulación, presentando al sistema invitado una máquina “falsa” que él percibe como si fuera física.
Gracias a esta capa de abstracción, en un único servidor podemos tener muchos sistemas operativos funcionando al mismo tiempo, cada uno con sus aplicaciones, sus usuarios y sus recursos asignados, sin que se pisen entre ellos. Ahí es donde entra con fuerza la virtualización asistida por hardware, que simplifica enormemente este proceso.
Virtualización de plataforma y tipos principales
La llamada virtualización de plataforma es la que se ocupa de simular una máquina completa sobre otra. Se lleva a cabo en una plataforma de hardware real mediante un software anfitrión (host) que crea una o varias máquinas virtuales para los sistemas invitados.
En este contexto distinguimos varias aproximaciones según cuánto y cómo se simula el hardware subyacente. Entenderlas ayuda a ver por qué hizo falta introducir extensiones de virtualización en los procesadores modernos.
Virtualización completa
En la virtualización completa, la máquina virtual simula un conjunto de hardware suficiente para que un sistema operativo invitado no modificado pueda ejecutarse como si estuviera directamente sobre un equipo físico. El invitado cree que tiene acceso total a la CPU, a la memoria, a los dispositivos, etc.
Este enfoque permite que varias instancias independientes del mismo sistema operativo o de sistemas distintos se ejecuten a la vez en el mismo servidor. Ejemplos clásicos de entornos de virtualización completa incluyen soluciones como VMware Workstation, VirtualBox, Parallels Desktop o Microsoft Virtual PC.
Virtualización parcial
La virtualización parcial o de espacios de direcciones simula solo parte del entorno de hardware subyacente, sobre todo el espacio de memoria. Permite que varios procesos o entornos compartan recursos y estén aislados entre sí, pero no ofrece instancias completas de sistemas operativos invitados independientes.
Históricamente se utilizó en sistemas como CTSS o algunas plataformas experimentales de IBM, y aunque hoy no se suele agrupar en el mismo saco que las máquinas virtuales “clásicas”, fue un paso importante en la evolución de la idea de virtualizar recursos.
Virtualización a nivel de sistema operativo
La virtualización por sistema operativo, también llamada virtualización de contenedores o entornos virtuales, funciona en la capa del kernel. Un único sistema operativo anfitrión se encarga de crear particiones aisladas o contenedores que comparten el mismo kernel pero tienen su propio espacio de procesos, red, usuarios y sistema de archivos.
En este modelo, cada contenedor parece un servidor independiente para las aplicaciones, pero en realidad todos dependen del mismo núcleo del sistema operativo. Mejora el rendimiento y la eficiencia porque hay menos sobrecarga que ejecutando sistemas invitados completos, pero a cambio todos los contenedores tienen que ser compatibles con ese mismo kernel base.
Diferencias entre virtualizar un sistema operativo e instalarlo
Cuando instalas un sistema operativo “a pelo” en un disco, ya sea en arranque dual o en un solo sistema, ese SO tiene acceso directo al hardware, como si estuviera él solo en el equipo. Si tienes dos sistemas (por ejemplo, Windows y Linux), necesitas un cargador de arranque que te permita elegir con cuál arrancar, y para cambiar de uno a otro toca reiniciar.
En cambio, si optas por la virtualización, puedes cambiar de sistema operativo como quien cambia de ventana de programa, sin reinicios. La contrapartida es que el sistema invitado depende de los recursos asignados por el hipervisor y suele ofrecer un rendimiento algo inferior al que tendría instalado nativamente, sobre todo en tareas muy intensivas en CPU o gráficos.
Qué es la virtualización asistida por hardware
La virtualización asistida por hardware, a veces llamada “virtualización por HW”, es un conjunto de extensiones introducidas en la arquitectura de procesadores x86 para facilitar la vida al hipervisor. Intel la comercializa como Intel VT-x (y VT-d para dispositivos), y AMD como AMD‑V. Su misión es que el procesador entienda de forma nativa que hay un “software especial” (el hipervisor) que debe controlar los anillos de privilegio y las transiciones entre el host y los guests.
En la arquitectura x86 tradicional hay cuatro niveles de privilegio, conocidos como anillos 0 a 3. El anillo 0 está reservado al kernel del sistema operativo, con todos los privilegios, y el anillo 3 es donde se ejecutan las aplicaciones de usuario con permisos limitados. Para conseguir que varios sistemas operativos compartan la misma CPU, la virtualización asistida por hardware introduce un anillo nuevo, el llamado ring -1, exclusivo para el hipervisor.
Al ejecutar el hipervisor en ese anillo -1, se consigue que pueda interceptar y gestionar las operaciones sensibles de los sistemas invitados sin tener que recurrir a trucos de emulación complejos. Cada máquina virtual cree que está en el anillo 0, pero en realidad el procesador sabe que hay un nivel inferior que manda de verdad.
El resultado es una virtualización más eficiente, estable y segura: menos sobrecarga, mejor aislamiento entre máquinas virtuales y una gestión más precisa de recursos como la memoria o los dispositivos de E/S. Hoy en día, prácticamente cualquier procesador moderno de sobremesa o portátil incorpora alguna forma de estas extensiones.
Beneficios generales de la virtualización e infraestructura virtual
Más allá de las tripas técnicas, la virtualización se ha convertido en la base de muchas infraestructuras de TI modernas. Una infraestructura virtual es, simplificando, un mapeo dinámico de los recursos físicos de todo el entorno de TI en función de las necesidades de las aplicaciones en cada momento.
Una máquina virtual representa solo los recursos de un equipo concreto; una infraestructura virtual agrupa servidores x86, redes y cabinas de almacenamiento en un gran pool de recursos compartidos. Desde ahí, las herramientas de gestión pueden asignar CPU, RAM, disco y ancho de banda a las máquinas virtuales de forma flexible y automatizada.
Este enfoque suele apoyarse en tres componentes principales: un hipervisor en cada nodo que permita virtualizar todos los servidores x86, un conjunto de servicios distribuidos de infraestructura (gestión de recursos, alta disponibilidad, balanceo de carga…) y soluciones de automatización para tareas como el aprovisionamiento o la recuperación ante desastres.
Al separar completamente el software (sistemas operativos y aplicaciones) del hardware subyacente, las empresas consiguen índices de utilización de servidores muy superiores, en torno al 60‑80 % frente al 5‑15 % típico en entornos no virtualizados, además de una reducción drástica de tiempos de parada y de puesta en marcha de nuevos servicios.
Tipos de virtualización más habituales
La virtualización no se limita a “levantar VMs”. Existen varios tipos, cada uno orientado a resolver problemas concretos dentro de una organización. Todos ellos se apoyan, en mayor o menor medida, en los principios de abstracción, aislamiento y gestión centralizada de recursos.
Virtualización de servidores
La virtualización de servidores consiste en dividir un servidor físico en múltiples servidores virtuales independientes. Cada VM puede ejecutar su propio sistema operativo y sus aplicaciones, compartiendo la CPU, la memoria y el almacenamiento del host.
Sin virtualización, los servidores suelen aprovechar solo una fracción de su capacidad, quedando largos periodos de tiempo prácticamente ociosos. Al consolidar varias cargas de trabajo en un mismo hardware mediante VMs, se optimiza el uso de recursos, se simplifica la administración y se reducen costes de espacio, energía y mantenimiento.
Virtualización del almacenamiento
La virtualización del almacenamiento abstrae el almacenamiento lógico del físico. En lugar de ver cabinas, discos y volúmenes por separado, se crea un gran pool de almacenamiento a partir de NAS, SAN u otros dispositivos, incluso de distintos fabricantes.
Mediante software de administración, los administradores pueden asignar y gestionar capacidad de forma flexible, combinando varios sistemas de almacenamiento en una única unidad lógica. Esto facilita procesos como copias de seguridad, archivado o recuperación, y permite aprovechar al máximo cada gigabyte de los dispositivos físicos.
Virtualización de red
En cualquier red corporativa encontramos elementos físicos como switches, routers y firewalls, a menudo distribuidos entre varias sedes y tecnologías. La virtualización de red agrupa y abstrae estos recursos para centralizar su administración desde una capa de software.
De este modo, los administradores pueden configurar y ajustar el comportamiento de la red sin tocar el hardware, lo que reduce errores, acelera cambios y permite aplicar políticas coherentes en todo el entorno. Dentro de este paraguas hay dos enfoques importantes que se mencionan habitualmente.
Redes definidas por software (SDN)
Las redes definidas por software introducen una capa de control que separa la lógica de enrutamiento de los dispositivos físicos. La inteligencia de la red pasa a un controlador central, que decide por dónde debe circular el tráfico y con qué prioridad.
Esto permite, por ejemplo, que el sistema priorice el tráfico de videollamadas frente a otras aplicaciones para garantizar una calidad constante en reuniones online, o que adapte dinámicamente rutas en función de la carga o de incidencias en la infraestructura física.
Virtualización de funciones de red (NFV)
La virtualización de funciones de red lleva servicios como firewalls, balanceadores de carga o analizadores de tráfico desde dispositivos dedicados a máquinas virtuales o contenedores.
Al ejecutar estas funciones como software sobre infraestructura estándar, es posible escalar, mover y actualizar servicios de red con mucha más flexibilidad, además de combinarlos entre sí para mejorar el rendimiento y la resiliencia de la red.
Virtualización de datos
Las organizaciones actuales almacenan información en múltiples fuentes y formatos: bases de datos, ficheros, servicios en la nube, sistemas on‑premise, etc. La virtualización de datos añade una capa de software entre esas fuentes y las aplicaciones que necesitan consumir los datos.
Las herramientas de virtualización de datos reciben la consulta de la aplicación, la reparten entre las distintas fuentes, unifican los resultados y los devuelven en un formato homogéneo. Así se gana agilidad en la integración de datos y se facilita el análisis cruzado entre sistemas sin tener que replicar o mover información continuamente.
Virtualización de aplicaciones
La virtualización de aplicaciones separa la aplicación de su sistema operativo original, permitiendo ejecutarla en entornos para los que no fue diseñada. Por ejemplo, lanzar una aplicación de Windows en una máquina Linux sin tocar la configuración base. Para entornos Windows existen soluciones de virtualización de Windows orientadas a empresas y despliegues gestionados.
Para conseguirlo se utilizan distintas técnicas, todas con el objetivo de encapsular la aplicación y sus dependencias para que se comporte igual en cualquier equipo compatible:
- Streaming de aplicaciones: la aplicación se ejecuta en un servidor remoto y se “sirve” bajo demanda al dispositivo del usuario, que la utiliza solo cuando hace falta.
- Virtualización de aplicaciones basada en servidor: el usuario accede a la aplicación a través de un navegador o un cliente ligero, sin instalar nada localmente.
- Virtualización local de aplicaciones: el código de la app se empaqueta con su propio entorno de ejecución, de forma que pueda correr en distintos sistemas operativos sin cambios.
Virtualización de escritorios
La virtualización de escritorios permite ofrecer a los usuarios escritorios completos (Windows, Linux, etc.) desde un servidor central, en lugar de tener cada sistema instalado y mantenido en cada PC físico.
En una empresa, esto se traduce en que diferentes departamentos pueden tener escritorios adaptados a sus necesidades (por ejemplo, un equipo de atención al cliente con Windows 10 y un CRM concreto, y un equipo de marketing con otro sistema y otras herramientas), accediendo todos ellos de forma remota a sus máquinas virtuales.
En este modelo reduce la necesidad de renovar constantemente el hardware de escritorio, mejora la seguridad y simplifica la gestión, ya que buena parte de la carga de trabajo se ejecuta en el servidor. Dentro de esta categoría destacan dos variantes.
Infraestructura de escritorio virtual (VDI)
En la VDI, los escritorios virtuales se ejecutan en un servidor remoto y se presentan al usuario a través de su dispositivo (thin client, PC ligero, portátil, tablet, etc.). El procesamiento pesado ocurre en el centro de datos, mientras que el terminal del usuario actúa como una ventana.
Virtualización de escritorio local
En la virtualización de escritorio local se ejecuta un hipervisor directamente en el equipo del usuario, que crea una o varias máquinas virtuales con sistemas operativos diferentes. El usuario puede alternar entre su entorno principal y el entorno virtual casi como si cambiara de aplicación.
Cómo habilitar la virtualización asistida por hardware en la BIOS/UEFI
Para que Hyper‑V u otras soluciones de virtualización puedan aprovechar las extensiones del procesador es imprescindible que la virtualización esté activada en el firmware del equipo, es decir, en la BIOS o la UEFI.
La apariencia de la configuración de firmware varía según el fabricante, así que los menús pueden ser bastante distintos entre sí. En todo caso, lo habitual es tener que acceder al menú de BIOS/UEFI al arrancar el ordenador (pulsando teclas como Supr, F2, F10, Esc, etc.) y buscar opciones con nombres del estilo “Intel Virtualization Technology”, “Intel VT‑x”, “AMD‑V”, “SVM Mode” o similares (consulta nuestra guía paso a paso para habilitar la virtualización).
Algunos fabricantes de equipos (OEM) ofrecen guías paso a paso específicas para sus modelos, y en otros casos conviene revisar la documentación del dispositivo o de la UEFI publicada por el desarrollador del firmware (como AMI o Phoenix). Una vez activada la virtualización y guardados los cambios, el equipo se reinicia y la característica queda disponible para el sistema operativo.
Si no encuentras la opción, puede deberse a que el fabricante la oculte en modos “avanzados” del firmware, a que el procesador no la soporte (cada vez menos frecuente) o a que la placa base tenga limitaciones en versiones antiguas de BIOS que requieran actualización. En entornos corporativos, además, a veces se deshabilita por política de seguridad.