O que é uma Máquina Virtual e Como Funciona?

Middleware for Virtual Machine
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A virtualização é uma maneira inovadora de aproveitar o hardware na computação moderna. Uma máquina virtual, que possibilita a encapsulação de um sistema operacional completo dentro do software, é de suma importância. Compreender as máquinas virtuais e seu funcionamento é essencial para entender todos os aspectos relacionados a elas.

Neste artigo, oferecemos insights sobre o funcionamento das máquinas virtuais ao discutir os tipos, mecanismos, hipervisores e os benefícios que proporcionam.

O que é uma Máquina Virtual?

Uma máquina virtual é um recurso de computação que utiliza software em vez de um computador físico para executar e instalar aplicativos e programas. Mais especificamente, várias máquinas virtuais, chamadas de “convidadas”, são executadas e operam dentro de uma única máquina “host”. Cada máquina funciona no seu próprio sistema operacional, o que significa que cada sistema virtual opera de forma isolada de outras máquinas. Essa característica permite, por exemplo, que um ambiente virtual do MacOS seja executado num PC.

Existem diversos casos de uso para máquinas virtuais em ambientes locais e na nuvem. Por exemplo, as máquinas virtuais têm sido amplamente utilizadas em serviços de nuvem pública. Atualmente, elas fornecem recursos virtuais para aplicativos a vários usuários simultaneamente, resultando em economia de tempo e custos.

Tipos de Máquinas Virtuais

As máquinas virtuais executam diversas tarefas dependendo do tipo de hospedagem de VM empregada. Elas podem ser categorizadas amplamente em dois grupos:

  1. Máquina virtual de processo: Essas VMs tornam mais fácil a execução de ferramentas específicas como se fossem nativas do sistema ou integradas de forma inerente. Por exemplo, um computador host baseado em Windows poderia usar uma máquina virtual Java para operar aplicativos Java. As máquinas virtuais de processo estabelecem um ambiente de programa independente de plataforma, ocultando detalhes sobre o hardware e o sistema operacional do host.
  2. Máquina virtual de sistema: Emular um sistema operacional inteiro enquanto compartilha o acesso aos atributos físicos do host, como RAM e armazenamento, caracteriza uma VM de sistema. As VMs de sistema permitem que um PC com Windows simule um computador Mac executando MacOS. Uma plataforma de sistema pode alocar os recursos físicos de um host entre várias VMs, cada uma com sua própria instância do sistema operacional.

Como Funciona uma Máquina Virtual?

Máquina Virtual

Uma máquina virtual (VM) é como um computador criado dentro de um servidor convencional. Este servidor possui todas as partes usuais de um computador, como núcleos de CPU, uma placa-mãe, memória (RAM), discos de armazenamento e até mesmo uma unidade de processamento gráfico (GPU). O servidor pode ter um sistema operacional (SO) já instalado ou trabalhar diretamente com um software de hipervisor especial que ajuda a gerenciar as VMs sem a necessidade de um SO.

O hipervisor é o software que possibilita a virtualização. Ele auxilia na criação, execução e gerenciamento das VMs e dos recursos que elas compartilham no servidor físico. Com a ajuda do hipervisor, uma máquina física pode hospedar várias máquinas virtuais.

Quando um profissional de TI deseja criar uma nova VM, ele utiliza o hipervisor para fazê-lo. Eles podem determinar a quantidade de recursos físicos, como poder de CPU e memória, que cada VM receberá. O hipervisor também monitora como esses recursos estão sendo utilizados e garante que cada VM permaneça isolada das outras. Cada VM possui seu próprio sistema operacional, e o hipervisor torna isso viável.

Num ambiente virtual, é simples ajustar a quantidade de recursos do servidor atribuídos a cada VM. Dessa maneira, o hipervisor pode criar várias máquinas virtuais em apenas um servidor físico. Cada VM é como um pequeno computador independente, com seu próprio sistema operacional e uma parte dos recursos reais do servidor.

Tipos de Hipervisores

Os hipervisores não exigem nenhum componente de hardware para funcionar. No entanto, o sistema em que estão sendo executados deve ter os recursos adequados para suportar VMs e as operações do host. Os hipervisores podem ser categorizados nos seguintes dois tipos:

  • Os hipervisores do Tipo 1, conhecidos como hipervisores bare-metal, são executados diretamente no servidor físico principal e têm acesso total aos recursos de hardware. Esses hipervisores geralmente são instalados em servidores bare-metal e distinguem-se dos do Tipo 2 em termos de eficiência e desempenho. Por não haver intermediários entre o hipervisor do Tipo 1 e o hardware do servidor principal, ele opera de maneira mais eficiente. Algumas das tarefas de virtualização ideais para esse tipo de hipervisor são virtualização de servidores, desktops e aplicativos. Exemplos incluem Microsoft Hyper-V e VMware ESXi.
  • Os hipervisores do Tipo 2, também conhecidos como hipervisores hospedados, são instalados no sistema operacional principal, que interage com os recursos de hardware. Eles operam no nível de usuário final do sistema, dependendo do tipo de hipervisor utilizado pelos usuários finais. No entanto, os hipervisores do Tipo 2 também são utilizados para diversos propósitos específicos, como testes de aplicativos num ambiente isolado, desenvolvimento de aplicativos, entre outros. Exemplos incluem VMware Workstation e Oracle VirtualBox.

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Benefícios das Máquinas Virtuais

Os benefícios associados ao uso de máquinas virtuais atendem às crescentes demandas das empresas em qualquer setor. Uma vantagem evidente é que as máquinas virtuais não requerem outros componentes de hardware; em vez disso, elas utilizam apenas os recursos já existentes. Isso significa que as empresas podem executar várias máquinas sem a necessidade de muito espaço físico com servidores ou de comprar componentes físicos adicionais que poderiam oferecer muitos benefícios. Além disso, alguns outros benefícios são destacados abaixo:

Utilização Eficiente de Recursos

Ao criar várias VMs a partir de um único servidor físico, é possível maximizar a utilização de recursos por meio da virtualização. Muitas vezes, a maioria dos aplicativos utiliza apenas parte dos recursos físicos disponíveis. Com a provisionamento de VMs, as empresas podem dividir os recursos e garantir que muitos aplicativos, que dependem de diferentes VMs, os utilizem em sua capacidade total. Isso não apenas assegura que nenhum recurso seja desperdiçado em um aplicativo específico, mas também contribui para o desempenho geral do sistema.

Segurança Aprimorada

O isolamento das máquinas virtuais dos servidores host e de outras VMs é um aspecto fundamental da virtualização. Uma vez alcançado, cada máquina virtual opera de maneira isolada, criando um ambiente seguro que protege o sistema de VM contra ameaças de segurança, tanto de outras VMs quanto do computador host. A plataforma é projetada para isolar qualquer ameaça de segurança em uma única VM, protegendo assim as outras VMs e garantindo danos potenciais mínimos para aplicativos e dados sensíveis.

Portabilidade

O ponto mais crucial a se considerar é a alta portabilidade das máquinas virtuais. Elas podem ser facilmente transferidas entre servidores físicos e até mesmo entre várias plataformas de computação. A migração fria envolve desligar temporariamente as máquinas virtuais, enquanto a migração a quente permite movê-las enquanto estão em execução. Isso permite que as empresas mudem rapidamente entre suas instalações físicas e a nuvem, ou migrem de e para diferentes provedores de nuvem. Como resultado, a consolidação de data centers, projetos de implementação de tecnologia e operações comerciais serão impulsionados a uma velocidade cada vez maior.

Nuvem IaaS

As máquinas virtuais desempenham um papel essencial no modelo de infraestrutura como serviço (IaaS) no campo da computação em nuvem. Os provedores de serviços de IaaS permitem que as empresas obtenham recursos de computação conforme necessário para dimensionar sua infraestrutura de acordo com as demandas em constante mudança de suas operações. O uso de VMs em ambientes IaaS pode ajudar as empresas a implantar e gerenciar rapidamente cargas de trabalho virtualizadas. Isso também otimiza o uso de recursos e reduz significativamente o tempo necessário para lançar novos programas.

Eficiência de Custo

A virtualização resulta em economia de recursos ao operar tanto recursos internos quanto externos de forma mais eficiente. Ao executar vários servidores em um único dispositivo, as empresas economizam em custos de sala de servidor, resfriamento, consumo de energia e hardware que de outra forma seriam desperdiçados. Além disso, as VMs podem ser utilizadas para otimizar o armazenamento e o uso de memória, eliminando a necessidade de investir em atualizações caras de hardware.

Escalabilidade

As máquinas virtuais fornecem uma escalabilidade sem igual, permitindo que as empresas ampliem sua infraestrutura rapidamente e de forma econômica conforme as demandas mudam. Os usuários podem criar novas VMs instantaneamente e duplicar ou redimensionar VMs existentes conforme necessário. Essa flexibilidade facilita a adaptação às mudanças nas condições do mercado, suporta metas de crescimento e mantém a competitividade no cenário atual dos negócios.

Conclusão

Para concluir, as máquinas virtuais, ou VMs, desempenham um papel crucial na computação moderna, assegurando a utilização eficiente de recursos, reforçando a segurança cibernética e proporcionando adaptabilidade. Para manter uma vantagem competitiva e compreender o ambiente externo, é essencial entender o que são as VMs e como são aplicadas. As VMs são construídas com base na otimização de custos, permitindo um crescimento rápido quando necessário e impulsionando a inovação. Mesmo com o desenvolvimento e aprimoramento do KVM, as VMs continuam a ser o futuro da computação moderna.

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FAQ

O que é uma máquina virtual online?
Como criar uma máquina virtual?
Posso executar várias máquinas virtuais num único servidor físico?
É seguro executar máquinas virtuais?
Posso migrar máquinas virtuais entre hosts diferentes?
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