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  •   PFC Virtualización de servidores de telefonía Ip en GNULinux
De ASO

La virtualización es sin duda alguna la tecnologías con más calado y más demandadas actualmente en la sociedad que está revolucionando el sector de las tecnologías de la información porque está transformando su modelo de trabajo prácticamente a todos los niveles. Virtualizar, en una frase, es lograr la ejecución de máquinas –con sistemas operativos, aplicaciones y servicios propios- dentro de otras máquinas. Es aquí donde yace la diferencia con otras técnicas conocidas también con el sobrenombre de virtualización, aunque bien distintas; como por ejemplo el Grid Computing o Server Agregation (Agregación de Servidores), que a grandes rasgos consiste en lograr la percepción de múltiples servidores como uno sólo.

La tecnología de virtualización, con más de cuarenta años de antigüedad, ha estado presente de forma minoritaria en grandes centros de cálculo. Pero recientemente, el uso de esta tecnología explotó debido a la mejora notable del hardware, a su reducción de precio, y a la evolución del software. Partiendo de esta base, se comenzó el desarrollo de grandes proyectos de virtualización tanto privativos como libres, lo que provocó la llegada de la virtualización al escritorio y el consiguiente aumento de popularidad debido a las enormes ventajas que supone su implantación.

La tecnología que ofrece la virtualización permite configurar, instalar, y administrar instancias de múltiples máquinas lógicas (máquinas virtuales o sistemas invitados) con sus respectivos sistemas operativos y aplicaciones, con acceso a los recursos físicos del servidor anfitrión. A diferencia de la emulación por hardware y la simulación, la virtualización convencional necesita de al menos una capa de abstracción intermedia o modificaciones en el sistema operativo anfitrión que permitan el acceso a los recursos de la máquina anfitriona por parte de las máquinas virtuales invitadas. Esta capa acepta diferentes nombres dependiendo de la solución de virtualización en uso, aunque generalmente suele ser llamada hipervisor (Hypervisor en inglés) o monitor de máquinas virtuales (VMM, Virtual Machine Monitor).

Partiendo de una arquitectura general de virtualización existen diferenciaciones que provocan la aparición de distintos modelos en práctica. Estas diferencias, sobre todo en el sistema operativo anfitrión y su intervención en el proceso, la existencia o no de hipervisor, la transparencia en la virtualización para las máquinas virtuales o la complejidad de la virtualización y complementación con otras técnicas (por ejemplo, emulación hardware) han provocado que estos modelos se adecúen a distintos casos en los que queramos implantar la virtualización de una manera distinta también, y que ofrezcan rendimiento diferente lo que los hace recomendables dependiendo de cada situación particular y necesidades. Existen muchas técnicas y modelos de virtualización entre los que debemos elegir el que mejor se adapte a nuestras necesidades como por ejemplo: virtualización completa, paravirtualización, virtualización a nivel de sistema operativo, a nivel del kernel de Linux, etc.

Debido a la multitud de modelos existentes y la accesibilidad de la que dispone, la virtualización está siendo muy popular en los departamentos informáticos de las empresas. Las posibilidades a la hora de implantar un proyecto de virtualización son muy grandes: prácticamente hay un modelo aplicable a la solución que necesitemos; los campos y sectores en los que es aplicable son numerosos.

La aplicación más popular en la actualidad es sin duda la consolidación de servidores: virtualización o encapsulación de servidores en máquinas virtuales. La causa más importante que origina la necesidad de consolidar servidores es la preocupación por el bajo porcentaje de utilización de las capacidades de los servidores unido al alto consumo de energía que los acompaña –crecen en número, ocupan mayor espacio, pero permanecen infrautilizados- sumado al alto coste del configuración, mantenimiento, administración y soporte que supone un gran número de servidores. Aplicar virtualización resulta entonces necesario y fundamental, ya que permitirá la reducción de costes en todos los ámbitos: espacio utilizado, energía, administración, gestión, recuperación ante desastres… garantizando una mejor eficiencia energética y un mayor uso de los recursos de los servidores al integrar de manera virtual múltiples instancias virtuales de éstos en un sólo servidor anfitrión físico.

El objetivo general del proyecto no es otro que la virtualización de servicios de telefonía IP (consolidación de servidores centralita VoIP). La telefonía IP (Voice over Internet Protocol), nacida de la necesidad y la utilidad de hacer uso de una sola red para la transmisión de datos en lo que a telefonía se refiere, es la comunicación que viaja a través de la red permitiendo un ahorro elevado tanto en costes de comunicación como en costes de mantenimiento de las infraestructuras de telefonía, teniendo al mismo tiempo grandes posibilidades de escalabilidad, portabilidad, e integración con las redes locales internas y recursos de las empresas.

De entre las diferentes soluciones software disponibles que implementan centralitas telefónicas VoIP destaca sin duda alguna Asterisk, aplicación de software libre bajo la licencia GPL (General Public License). Asterisk proporciona características que le brindan un gran potencial; por ejemplo, buzón de voz, salas de conferencias, distribución y gestión automática de llamadas, contestador automático, interacción con la red de telefonía tradicional, reconocimiento de llamadas, posibilidad de creación de números virtuales, entre otras.

La combinación de virtualización y telefonía IP puede ofrecer unos resultados realmente excelentes explotando y uniendo las ventajas de uno y otro lado. Sin embargo, existen desventajas derivadas de esta asociación como el rendimiento final obtenido -muy importante si se quiere dotar al servicio de telefonía IP por ejemplo de alta disponibilidad o alto rendimiento, en ocasiones puede resultar dudoso dependiendo del tipo de virtualización aplicada-, problemas con el uso del hardware específico de telefonía IP por parte de las máquinas virtuales, o el estado del reloj de la centralita virtualizada. Por tanto, las ventajas y desventajas derivadas del uso combinado de virtualización y telefonía IP y su exploración es el objeto principal de estudio en este proyecto.

A continuación podemos ver de forma introductoria la estructura de los diferentes capítulos que componen esta obra:

  • Capítulo 1. Introducción a la virtualización. En el primer capítulo vamos a presentar las tecnologías de virtualización desde una perspectiva histórica: pasado, presente y futuro. Conocemos los conceptos básicos para comenzar a introducirnos en el mundo de la virtualización, los modelos actualmente existentes, y son listados los objetivos del proyecto.
  • Capítulo 2. Virtualización de plataforma. Comprende el estado del arte de las diferentes aproximaciones disponibles en virtualización de plataforma y los sistemas de almacenamiento generalmente usados al consolidar servidores. Se comparan las diferentes posibilidades para determinar una solución de virtualización a implementar para la consolidación de servidores de telefonía IP.
  • Capítulo 3. Xen. Analizamos en profundidad las características de la más importante de las soluciones de virtualización libres del momento (concretamente siguiendo el modelo de paravirtualización). Vemos cómo realizar su instalación y configuración, la puesta en marcha de dominios domU (máquinas virtuales) y cómo es posible monitorizar su estado mediante herramientas gráficas y en modo texto.
  • Capítulo 4. Introducción a la telefonía IP y Asterisk. En el capítulo cuarto podemos conocer en qué consiste la telefonía IP y Asterisk, la solución de centralitas software libre que está revolucionando el sector en los últimos años. Vemos cómo podemos realizar una instalación y configuración básica de Asterisk.
  • Capítulo 5. Diseño, implementación y prueba de una infraestructura virtual de telefonía IP. Comprende las fases de desarrollo práctico del proyecto: análisis y diseño, implementación y prueba de la infraestructura virtual Xen de telefonía IP utilizando Asterisk. El objetivo principal es conocer las ventajas y desventajas de la aplicación de la virtualización en la consolidación de este tipo de servidores y obtener conclusiones reales sobre distintas configuraciones gracias a la realización de pruebas de rendimiento.
  • Capítulo 6. Alta disponibilidad en clústeres virtuales. Finalmente en el sexto capítulo recogemos el desarrollo de prácticas y utilización de herramientas necesarios para dotar a un clúster virtual de alta disponibilidad. Para ello utilizadmos la solución software de alta disponibilidad Heartbeat, perfectamente integrada con Asterisk, y aplicamos técnicas de migración de dominios virtuales entre diferentes sistemas anfitriones bajo distintas circunstancias.
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