¿Qué Diferencia de rendimiento hay entre utilizar Máquinas Virtuales y Servidores Dedicados?

por Raúl Unzué 20/02/2025

Entornos Virtualizados vs Servidores Físicos: ¿Cuál es la mejor opción?

Cuando se trata de desplegar servicios en una infraestructura IT, siempre surge una pregunta clave: ¿es mejor optar por máquinas virtuales (VMs) o servidores físicos dedicados? La respuesta no es tan sencilla, ya que cada opción tiene sus propias ventajas y desventajas dependiendo del tipo de carga de trabajo, los recursos disponibles y los objetivos de la empresa.

En los últimos años, la virtualización ha revolucionado la manera en que se administran los servidores, permitiendo una gestión centralizada, escalabilidad flexible y una mayor eficiencia en el uso del hardware. Sin embargo, los servidores físicos continúan siendo la opción preferida en entornos donde el rendimiento bruto es crítico, como bases de datos de alto rendimiento, procesamiento intensivo de gráficos o aplicaciones en tiempo real que requieren una latencia mínima.

Para tomar una decisión, es fundamental entender cómo se comportan la CPU y la RAM en entornos virtualizados en comparación con servidores físicos dedicados. Además, realizar pruebas de estrés adecuadas nos permitirá medir el impacto del hipervisor en el rendimiento y conocer hasta qué punto la virtualización puede ser una alternativa viable sin comprometer la estabilidad y la velocidad de los servicios.

En esta guía, analizaremos en profundidad las diferencias clave entre ambos entornos, las pruebas de estrés más adecuadas para cada caso, y qué herramientas podemos utilizar para evaluar el rendimiento real de nuestras infraestructuras. Con esta información, podrás tomar la mejor decisión para tu empresa o proyecto, optimizando tanto costos como eficiencia operativa.

Ejemplos de Aplicaciones según Tipo de Infraestructura

Cuando se trata de elegir entre máquinas virtuales y servidores físicos dedicados, el tipo de aplicación que se va a ejecutar es un factor clave.

Por ejemplo, las bases de datos transaccionales de alto rendimiento como Oracle Database o Microsoft SQL Server, aunque es muy normal que estén virtualizadas hoy en día, que requieren baja latencia y acceso constante a recursos, suelen beneficiarse más de servidores físicos dedicados para garantizar estabilidad y rendimiento óptimo.

En cambio, aplicaciones web escalables como WordPress (en esta entrada podéis ver los plugins imprescindibles), Nginx o Apache, así como entornos de desarrollo y prueba, se ejecutan de manera eficiente en máquinas virtuales, permitiendo flexibilidad, snapshots y rápida recuperación ante fallos.

Para cargas de trabajo intensivas en GPU, como modelos de IA o renderizado en Blender, un servidor físico con tarjetas gráficas dedicadas puede ser la mejor opción. En contraste, para entornos en la nube o híbridos, soluciones como Proxmox, VMware vSphere o Hyper-V facilitan la administración eficiente de múltiples VMs en un solo hardware, optimizando costos y escalabilidad.

Ejemplos de Aplicaciones para Servidor Físico

Bases de datos de alto rendimiento (Ej. Oracle, SAP HANA, SQL Server Enterprise)
- Motivo: Las bases de datos intensivas en I/O requieren acceso directo al disco y baja latencia.
- Ejemplo: SAP HANA ejecutado en servidores HPE Apollo con discos NVMe logra más de 3M IOPS en un solo nodo.
Aplicaciones de renderizado y cómputo intensivo (Ej. Blender, AutoCAD, AI/ML)
- Motivo: La sobrecarga de virtualización afecta el uso de GPU.
- Ejemplo: NVIDIA DGX A100 en bare-metal con TensorFlow tiene rendimiento 30% superior que en VM.
Servidores de juego o streaming en tiempo real (Ej. Unreal Engine, Twitch encoders)
- Motivo: Baja latencia y consumo intensivo de CPU/GPU.
- Ejemplo: Servidor dedicado con procesadores AMD Ryzen 7950X para hosting de juegos de alta demanda.

Aplicaciones con mejor rendimiento en Virtualización

Servidores Web y Microservicios (Ej. Nginx, Apache, Kubernetes)
- Motivo: Escalabilidad y replicación sencilla.
- Ejemplo: Kubernetes en VMware Tanzu permite autoscaling de servicios en AWS y Azure.
Escritorios Virtuales (Ej. Windows 365, Citrix, VDI)
- Motivo: Seguridad y acceso centralizado sin comprometer hardware.
- Ejemplo: Windows 365 Cloud PC sobre Hyper-V ofrece instancias VDI bajo demanda.
Plataformas de pruebas y desarrollo (Ej. Jenkins, Docker, GitLab Runners)
- Motivo: Reducción de costos y facilidad de clonación.
- Ejemplo: Jenkins en Proxmox permite entornos efímeros para pruebas automatizadas.

Comparación de Rendimiento entre Bare-Metal y Virtualización

A continuación, se presenta una tabla comparativa de rendimiento entre servidores físicos (Bare Metal) y máquinas virtuales (VM) utilizando hipervisores KVM en Proxmox VE y VMware vSphere. Los datos se basan en diversas pruebas de rendimiento realizadas por expertos en la materia.

Prueba	Bare Metal (Linux Kernel 5.15)	VM sobre KVM (Proxmox VE 7)	VM sobre VMware vSphere 7.0 U3c
CPU (Geekbench 6)	9200 puntos	8700 puntos (-5%)	8500 puntos (-7.5%)
RAM (Memtest)	30 GB/s	28 GB/s (-7%)	26 GB/s (-13%)
Disco (fio, IOPS 4K)	1.2M IOPS	1M IOPS (-17%)	900K IOPS (-25%)

Fuentes:

Observaciones:

CPU: Las máquinas virtuales presentan una ligera disminución en el rendimiento de la CPU debido a la sobrecarga del hipervisor.
RAM: La velocidad de acceso a la memoria es ligeramente inferior en entornos virtualizados, atribuible a la gestión adicional que realiza el hipervisor.
Disco: El rendimiento de IOPS en operaciones de disco 4K muestra una reducción más notable en entornos virtualizados, especialmente en VMware vSphere.

Es importante destacar que, aunque las máquinas virtuales ofrecen una flexibilidad y escalabilidad superiores, existe una pequeña penalización en el rendimiento en comparación con servidores físicos dedicados. La elección entre una infraestructura física o virtualizada debe basarse en las necesidades específicas de rendimiento y gestión de cada organización.

Estos datos no implican que una aplicación no rinda lo suficientemente bien para tu empresa en un entorno virtualización para tomar esa opción.

Diferencias Claves entre Servidores Físicos y Virtualización

Cuando se trata de elegir entre servidores físicos y entornos virtualizados, es crucial comprender sus diferencias clave. A continuación, analizaremos los aspectos técnicos que marcan la diferencia entre ambas opciones y cuándo conviene elegir cada una:

Factor	Servidor Físico (Bare Metal)	Entorno Virtualizado
Rendimiento Bruto	Máximo, sin sobrecarga del hipervisor.	Ligera pérdida de rendimiento por la capa de virtualización.
Flexibilidad	Requiere hardware específico para escalar.	Escalabilidad rápida con asignación dinámica de recursos.
Coste de Licenciamiento	Puede ser más barato sin hipervisor.	Licencias de hipervisores (Ej. VMware vSphere) pueden encarecer el costo.
Gestión de Recursos	Uso exclusivo de CPU, RAM y Disco.	Distribución de recursos entre múltiples VMs.
Alta Disponibilidad	Depende de la configuración RAID y redundancia del hardware.	Posibilidad de migración en caliente (Live Migration).
Recuperación ante Fallos	Más lento en restauraciones sin infraestructura redundante.	Snapshots y backups permiten rápida recuperación.
Mantenimiento	Mayor tiempo de inactividad en actualizaciones.	VM puede ser migrada a otro host mientras se actualiza el hipervisor.
Aislamiento de Aplicaciones	Corre directamente sobre el hardware, sin compartir recursos.	Posible "Noisy Neighbor" (una VM consumiendo demasiados recursos).

Esquema técnico: Infraestructura de Servidor Físico vs Virtualizado

A continuación os mostramos dos esquemas que muestran la diferencia entre una y otra solución:

Pruebas de estrés para evaluar rendimiento

Para determinar la diferencia de rendimiento entre ambos entornos, es importante realizar pruebas de estrés enfocadas en CPU, RAM, almacenamiento y red. Os dejamos algunas herramientas:

Pruebas de CPU

Herramientas: sysbench, stress-ng, Geekbench, Cinebench
Objetivo: Evaluar la capacidad de procesamiento y la latencia en cálculos intensivos.
Comando de ejemplo:

sysbench cpu --cpu-max-prime=20000 run

Pruebas de RAM

Herramientas: memtester, stress-ng, RAMspeed, AIDA64 (si queréis saber más de esta herramienta)
Objetivo: Medir la latencia y velocidad de lectura/escritura en la memoria.
Comando de ejemplo:

stress-ng --vm 2 --vm-bytes 75% -t 60s

Pruebas de Almacenamiento

Herramientas: fio, ioping, hdparm, bonnie++, CrystalDiskMark
Objetivo: Evaluar el rendimiento de lectura/escritura en discos HDD, SSD y NVMe.
Comando de ejemplo:

fio --name=randwrite --ioengine=libaio --rw=randwrite --bs=4k --numjobs=4 --size=1G --runtime=60s --group_reporting

Pruebas de Red

Herramientas: iperf3, netperf, ping.
Objetivo: Medir la latencia y el ancho de banda en la comunicación de red.
Comando de ejemplo:

iperf3 -c servidor-remoto -t 30

Consideraciones finales

La elección entre máquinas virtuales y servidores físicos dependerá de las necesidades específicas de la empresa. Si se busca rendimiento absoluto y baja latencia, un servidor físico es la mejor opción. En cambio, si la flexibilidad y la optimización de recursos son prioritarias, la virtualización es la solución adecuada.

Realizar pruebas de estrés permite validar el rendimiento y garantizar que la infraestructura esté bien dimensionada según los requerimientos de carga de trabajo. Una combinación de ambas tecnologías, utilizando servidores físicos para cargas críticas y VMs para tareas menos demandantes, puede ofrecer el mejor balance entre rendimiento y escalabilidad.

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