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DISEÑO DE UN MODELO DE VIRTUALIZACIÓN PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UNSISTEMA DE SERVIDORES EN ALTA DISPONIBILIDADDANIEL FABIAN NIÑO VASQUEZUNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA DE SISTEMASBogotá D.C.Febrero de 2020
DISEÑO DE UN MODELO DE VIRTUALIZACIÓN PARA LA IMPLEMENTACION DE UNSISTEMA DE SERVIDORES EN ALTA DISPONIBILIDADMONOGRAFÍA DE GRADOTrabajo para optar por el título de Ingeniero de SistemasDirectorINGENIEROFABIAN BLANCO GARRIDOUNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA DE SISTEMASBogotá D.C.Febrero de 20203
Nota de aceptaciónJurado 1Jurado 2ObservacionesBogotá, febrero de 20204
DEDICATORIAEsta monografía de grado va dedicada a mimamá, mi abuela, hermanos, y a todas laspersonas que hicieron de una u otra forma partefundamental para la realización de este,dándome así la oportunidad de nacer y crecercomo persona íntegra y llena de valores yvirtudes.5
AGRADECIMIENTOSA mi familia por confiar en mí siempre, a la Universidad Cooperativa de Colombia sedeBogotá y a su vez a la facultad de Sistemas, y por medio de ésta a todos los profesores queme han dado la oportunidad de ser una persona diferente con objetivos claros en la vida.A mis compañeros que han hecho el estudio universitario algo muy agradable de llevar. Atodos que compartieron este sueño conmigo, y me ayudaron a confiar y saber que todo esposible en la vida.6
TABLA DE CONTENIDORESUMEN . 14INTRODUCCIÓN . 15GLOSARIO . 16Capítulo 1 Esquema del Tema . 191.1Descripción . 191.2Problema . 191.3Justificación . 201.4Objetivos . 211.4.1Objetivo General . 211.4.2Objetivos Específicos . 211.5Requisitos . 21Capítulo 2 Esquema Teórico . 222.1Marco Teórico. 222.1.1La Virtualización . 222.1.1.1Historia de la Virtualización . 232.1.1.2Virtualización de plataforma . 232.1.1.3Diferencias entre virtualizar un Sistema operativo e instalarlo . 242.1.1.4Retos de la Virtualización . 242.1.1.5Ventajas de la Virtualización . 252.1.2Tipos de Virtualización . 252.1.2.1Virtualización de Servidores . 252.1.2.2Virtualización de Almacenamiento . 272.1.2.3Virtualización de Redes . 282.1.2.4Virtualización de Estaciones de Trabajo . 282.1.3Software de Virtualización Hyper-V . 302.1.3.1Ventajas Hyper-V . 302.1.3.2Novedades de Hyper-V en Windows Server 2016 y 2019 . 312.1.3.2.1Características Windows Server 2016 . 317
2.1.2.2.22.1.3.3Sistemas compatibles con Hyper-V . 332.1.3.4Versiones de Hyper-V en Windows Server 2019 . 332.1.3.5Licenciamiento de Windows Server 2019 . 342.1.3.6Precios Windows Server 2019 . 362.1.4Alta disponibilidad . 372.1.4.12.1.4.1.12.2Características Windows Server 2019 . 32Redes SAN . 37Almacenamiento Unificado . 382.1.4.2Uptime (Tiempo en línea) / Cálculo porcentual . 382.1.4.3Balanceo y Optimización de Cargas y la Alta Disponibilidad . 392.1.4.3.1Primera Generación de Balanceo de Carga . 392.1.4.3.2Segunda Generación de Balanceo de Carga . 392.1.4.3.3Réplica de VMs con Hyper-V para Alta disponibilidad . 402.1.4.3.4Cloud privado con Microsoft Hyper-V . 41Marco Legal . 42Capítulo 3 Esquema Ingenieril. 443.1Análisis . 453.2Estructura Temática . 453.3Análisis y definiciones de Requerimientos. 463.3.1Factibilidad Técnica . 463.3.1.1Requerimientos . 463.3.1.1.1Funcionales . 463.3.1.1.1No Funcionales . 473.3.1.2Hardware . 473.3.1.3Software . 483.3.1.4Servicios Técnicos y Asociados . 483.3.2Especificaciones Técnicas . 483.3.2.1Servidores Del Tipo “A” . 498
3.3.2.2Servidores Del Tipo “B” . 503.3.2.3Especificaciones Servidores . 533.3.2.3.1Servidor 1 tipo “A” . 533.3.2.3.2Servidor 2 tipo “A” . 553.3.2.3.3Servidor 3 tipo “A” . 573.3.2.3.4Servidor 4 tipo “A” . 593.3.2.3.5Servidor 5 tipo “B” . 613.3.2.3.6Servidor 6 tipo “B” . 623.3.2.4Servidor SAN . 643.3.2.4.1Servidor 1 SAN . 643.3.2.4.1Servidor 2 y 3 SAN. 663.3.2.5Equipos de Comunicación . 673.3.2.5.1Switch 1 . 673.3.2.5.2Switch 2 . 693.3.2.5Factores y Consideraciones . 693.3.2.6Costos de la Implementación . 703.4 Diseño del Proyecto . 733.4.1Análisis . 733.4.2Planeación . 743.4.3Diseño . 753.4.4Ejecución . 763.4.4.1Interconexión de los dispositivos . 763.4.4.1.1Conexiones de Switches . 763.4.4.1.2Conexión entre SAN y Servidores . 773.4.4.2Instalación de Servidores . 783.4.4.2.1Instalación de Servidores de Virtualización Hyper-V . 783.4.4.2.2Instalación de Servidores de Backup . 813.4.4.2.3Configuración del entorno SAN . 819
3.4.4.2.4Configuración de Failover Cluster con Hyper-V . 833.4.4.2.5Creación Máquina Virtual con Hyper-V. 933.4.5Monitoreo . 933.4.5.1Herramientas de Monitoreo . 943.4.5.2Protocolos de Pruebas y Test . 96Conclusiones . 100Referencias . 101Anexos . 10310
Índice de IlustracionesIlustración 1. Capa Virtualización . 26Ilustración 2. Virtualización a nivel de sistema operativo Windows . 26Ilustración 3. Virtualización a nivel de sistema operativo Linux . 26Ilustración 4. Paravirtualización . 27Ilustración 5. Ejemplo simple de escritorio virtual . 29Ilustración 6. Ejemplo simple de escritorio virtual . 29Ilustración 7. Project Honolulu es una plataforma de gestión en Windows Server 2019 . 32Ilustración 8. Tres Reglas Básicas para Licenciar con Windows Server 2016 . 34Ilustración 9. Tres Reglas Básicas para Licenciar con Windows Server 2016 . 35Ilustración 10. Licenciamiento de Máquinas virtuales (en la versión Standard) . 35Ilustración 11. Licenciamiento de Máquinas virtuales (en la versión Standard) . 36Ilustración 12. Esquema Red SAN. 38Ilustración 13. Esquema NAS Redundante . 40Ilustración 14. Diagrama de Clúster de alta disponibilidad (HA) . 41Ilustración 15. ¿Qué es IT4 ? . 43Ilustración 16. Servidor en rack PowerEdge R940 . 54Ilustración 17. Servidor en rack PowerEdge R740 . 56Ilustración 18. Servidor en rack PowerEdge R640 . 58Ilustración 19. Servidor HPE ProLiant DL380 Gen10 . 59Ilustración 20. Servidor en torre Dell EMC PowerEdge R440 . 61Ilustración 21. Servidor en torre Dell EMC PowerEdge T440. 63Ilustración 22. Servidor SAN HPE MSA 2050 . 65Ilustración 23. Dell Storage NX de dispositivos de almacenamiento adjunto en red (NAS) . 66Ilustración 24. Cisco Catalyst 4900M Switch . 68Ilustración 25. Cisco Catalyst 2960XR . 69Ilustración 26. Esquema de la conexión de los tipos de red de datos . 76Ilustración 27. Configuración Modo Switch Independiente . 78Ilustración 28. Configuración NIC Teaming en Windows Server . 79Ilustración 29. Prueba NIC Teaming en Windows Server . 80Ilustración 30. Configuración RAID 5 mediante Storage Management Utility . 82Ilustración 31. Configuración asignación de volúmenes mediante Storage Management Utility . 82Ilustración 32. Ejemplo esquema iSCSI en SAN Windows Server 2012 . 8311
Ilustración 33. Ejemplo selección discos para iSCSI en SAN Windows Server 2012 . 84Ilustración 34. Ejemplo creación discos para iSCSI en SAN Windows Server 2012 . 84Ilustración 35. Ejemplo conexión discos para iSCSI Nodo 1 Windows Server 2012 . 85Ilustración 36. Ejemplo conexión discos para iSCSI Nodo 1 Windows Server 2012 . 85Ilustración 37. Configuración Failover Cluster en Nodo 1 Windows Server 2012 . 86Ilustración 38. Configuración creación del clúster en Nodo 1 Failover Cluster. 86Ilustración 39. Ejemplo creación discos para iSCSI en SAN segundo disco Windows Server 2012 . 87Ilustración 40. Ejemplo creación discos para iSCSI en Nodo 1 segundo disco Windows Server 2012 . 87Ilustración 41. Ejemplo creación Clúster en Nodo 1 Windows Server 2012 . 88Ilustración 42. Ejemplo asignación nombre y dirección IP de Clúster en Nodo 1 Windows Server 2012. 89Ilustración 43. Detalles árbol del Clúster en Nodo 1 Windows Server 2012 . 89Ilustración 44. Ejemplo verificación de registro DNS de nombre de Clúster en Nodo 1 Windows Server2012 . 90Ilustración 45. Ejemplo verificación Directorio Activo de nombre de Clúster en Nodo 1 Windows Server2012 . 90Ilustración 46. Ejemplo diseño de esquema Failover Cluster . 91Ilustración 47. Creación Máquina Virtual desde Failover Cluster en Nodo 1 Windows Server 2012 . 91Ilustración 48. Copia de Máquina Virtual desde Failover Cluster al Nodo 2 Windows Server 2012 . 92Ilustración 49. Funcionamiento del Clúster por caída de Nodo 2 pasando al Nodo 1, de Máquina Virtual. 92Ilustración 50. Herramienta de monitorización de Clúster, estado de clúster, Ganglia . 94Ilustración 51. Herramienta de monitorización de Clúster, estado de los nodos, Ganglia . 95Ilustración 52. Herramienta de monitorización de Clúster, estado de un nodo, Ganglia . 95Ilustración 53. Esquema de trabajo de la Réplica Hyper-V. 104Ilustración 54. Entorno de Administración Hyper-V, configuración puertos . 104Ilustración 55. Entorno de Administración Hyper-V, habilitación de Réplica. 105Ilustración 56. Entorno de Administración Hyper-V, Réplica Habilitada . 106Ilustración 57. Entorno de Administración de Cluster, configuración de Nodos . 107Ilustración 58. Entorno de Administración de Cluster, selección de recursos compartidos . 107Ilustración 59. Creación de máquina virtual con respectivos nodos . 108Ilustración 60. Entorno de Administración de Cluster, equipo virtual 2 migrado . 109Ilustración 61. Entorno de Administración de Cluster, equipo virtual 1 corriendo . 10912
Índice de TablasTabla 1. Características según la Versión de Windows . 33Tabla 2. Principios de la Arquitectura para Servicios Tecnológicos . 43Tabla 3. Especificaciones Servidor tipo A. 49Tabla 4. Promedio uso de recurso Servidor Tipo A para aplicaciones . 50Tabla 5. Promedio uso de recurso Servidor Tipo A . 50Tabla 6. Especificaciones Servidor tipo B. 50Tabla 7. Promedio uso de recurso Servidor Tipo B, para Servidor Web . 51Tabla 8. Promedio uso de recurso Servidor Tipo B, Active Directory . 51Tabla 9. Promedio uso de recurso Servidor Tipo B, Antivirus . 51Tabla 10. Promedio uso de recurso Servidor Tipo B, Backup . 52Tabla 11. Promedio uso de recursos Servidores. 52Tabla 12. Promedio uso de recursos por aumento de Servidores . 53Tabla 13. Especificaciones del servidor 1. 54Tabla 14. Especificaciones del servidor 2. 56Tabla 15. Especificaciones del servidor 3. 58Tabla 16. Especificaciones del servidor 4. 60Tabla 17. Especificaciones del servidor 5. 61Tabla 18. Especificaciones del servidor 6. 63Tabla 19. Especificaciones del servidor 1 SAN Hewlett Packard . 65Tabla 20. Especificaciones de servidores opcionales para servidor 2 y 3 SAN Dell . 66Tabla 21. Relación de Equipos propuesto con sus valores . 70Tabla 22. Relación de Elementos y Software propuestos con sus valores . 71Tabla 23. Relación de costos de la implementación de la propuesta . 72Tabla 24. Resumen de costos de la implementación de la propuesta . 73Tabla 25. Amenazas y su descripción . 74Tabla 26. Métricas principales . 97Tabla 27. Conjunto de Pruebas aplicado a un clúster . 9813
RESUMENEl desarrollo constante de la tecnología genera nuevos retos y la necesidad de avanzar enla medida que ella lo hace. Actualmente existen grandes desarrollos orientados a laconectividad; dentro de ello se ve que la internet, están más enfocados al acceso y generaciónde la información. Ahora se encuentra la posibilidad de generar nuevas aplicaciones, y trabajardesde ella.Para lograr este desarrollo, se requiere de una infraestructura que cuente consupercomputadores unidos por una red de alta velocidad, de tal forma que este conjunto seavisto como una sola máquina, y que sea capaz de resolver problemas que un solo equipo nopodría resolver. Bajo esta definición, estas máquinas pueden estar montadas bajo unaplataforma de virtualización, con el fin de obtener un mayor rendimiento, reducción de costos,un escalamiento cuando se requiera.Esto es posible gracias al desarrollo de Cloud Computing, el cual implementa serviciosclaves como, bases de datos centralizados en la nube, posibilidad de manejar softwareempresarial en la nube, permitiendo el acceso desde cualquier parte del mundo, con sólo unaconexión a internet, que facilita implementar toda una estructura de empresa y el manejo de lamisma de manera remota, dinámica y sencilla, además, reducir los costos que se generan porla adquisición de equipos de tecnología como servidores, cableados, licencias, etc., así comodesprenderse de la dependencia de un equipo con software licenciado.En base a lo expuesto anteriormente, se presenta una solución basada en CloudComputing privada con alta disponibilidad, para el manejo y administración de los diferentestipos de servicios con los que cuenta una empresa; accediendo a la unificación de los serviciossin la necesidad de adquirir nuevos equipos; mediante la utilización de una herramientapoderosa como lo son VMware o Hyper-V.Se determina que este modelo de diseño de virtualización permite obtener unos beneficiosimportantes para las organizaciones, como manejar la información de manera más fácil uconfiable, reducir los costos y maximizar los recursos.14
INTRODUCCIÓNEl modelo de la Computación en la Nube para la prestación de servicios y tecnologíacambia la forma tradicional con la que se entregan habitualmente y, aunque este concepto noes nuevo, su interés en Colombia ha crecido en los últimos 15 años, atrayendo cada vez másla atención de las comunidades académicas y de las tecnologías de información ycomunicación (TIC).En medio de este nuevo modelo de internet, se puede observar cómo las empresasempiezan a migrar sus procesos hacia la red, y gran ejemplo de esto es la posibilidad de quetrabajar desde cualquier lugar (Teleworker) teniendo acceso a un computador con internet, yasí poder acceder a la plataforma de la empresa, contando con acceso a bases de datos,herramientas de oficina, aplicativos, correo, etc.En este proceso, muchas organizaciones ya sean públicas, privadas o pymes, lastecnologías empleadas o adquiridas suelen ser anticuadas u obsoletas, y no estánaprovechando la tecnología del Cloud Computing y/o virtualización, ya que no se analiza aprofundidad la selección de dicha tecnología.El texto describe el funcionamiento de la terminología de manera básica y suscaracterísticas más importantes, ayudando a la comprensión de manera más sencilla delproyecto, continúa con la explicación del proceso de selección de la herramienta a utilizar,mostrando el proceso de selección de esta.15
GLOSARIOActive Directory. Es una herramienta perteneciente a la empresa de Microsoft qu
3 DISEÑO DE UN MODELO DE VIRTUALIZACIÓN PARA LA IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE SERVIDORES EN ALTA DISPONIBILIDAD MONOGRAFÍA DE GRADO Trabajo para optar por el .
