Czym jest maszyna wirtualna i jakie są jej rodzaje

Maszyna wirtualna jest istotnym elementem nowych technologii, takich jak chmura obliczeniowa, edge computing i mikroserwisy. Stanowi ona fundament kluczowej koncepcji w separacji systemów operacyjnych oraz instancji oprogramowania od bazowego komputera fizycznego. Maszyny wirtualne osiągają to, co zazwyczaj wymagałoby odrębnego sprzętu, poprzez symulację zasobów, np. procesorów, pamięci RAM czy dysków twardych. To umożliwia efektywne współdzielenie jednego komputera przez różne systemy operacyjne.

Co to jest maszyna wirtualna?

Maszyna wirtualna (VM) jest rodzajem oprogramowania, które pozwala na uruchamianie programów lub aplikacji niezależnie od fizycznego sprzętu. Na jednym komputerze-hoście może być uruchomiona jedna maszyna wirtualna lub więcej. Każda z nich posiadać będzie odrębny, indywidualny system operacyjny. Nawet jeśli maszyny wirtualne działają na tym samym fizycznym hoście, są one od siebie izolowane, co pozwala na ich niezależne funkcjonowanie.

Jak działa maszyna wirtualna?

Podstawowo, istnieją dwa rodzaje maszyn wirtualnych: procesowe i systemowe.

Procesowa maszyna wirtualna wydziela pojedyncze procesy. Przykłady obejmują Java Virtual Machine, .NET Framework i Parrot VM.

Z kolei systemowa maszyna wirtualna umożliwia pełne oddzielenie systemu operacyjnego i aplikacji od fizycznego komputera. Działa ona na hyperwizorach jako pośrednikach, które zarządzają dostępem do zasobów sprzętowych. Hyperwizor symuluje procesor, pamięć, dysk twardy, sieć i inne zasoby, co umożliwia maszynom wirtualnym uruchamianie systemów operacyjnych, takich jak Linux i Windows Server na tym samym fizycznym hoście.

Rodzaje Hyperwizorów

Hyperwizory to kluczowe elementy zarządzające zasobami. Przydzielają zasoby konkretnej maszynie wirtualnej. Hyperwizory można podzielić na dwie główne kategorie:

Hyperwizory Typu Bare-Metal: Bezpośrednio działają na fizycznym hoście, posiadając bezpośredni dostęp do jego sprzętu. Są one uznawane za bardziej wydajne i efektywne, co czyni je idealnymi do wirtualizacji serwerów, desktopów i aplikacji. Przykłady obejmują Microsoft Hyper-V i VMware ESXi.
Hyperwizory Typu Hostowanego: Instalowane na systemie operacyjnym maszyny głównej, zarządzają połączeniami z zasobami sprzętowymi. Zazwyczaj wykorzystywane są w systemach użytkowników końcowych. Przykłady to VMware Workstation i Oracle VirtualBox.

 

Rodzaje maszyn wirtualnych

Maszyna wirtualna w zależności od rodzaju oferuje różne funkcjonalności, które spełniają konkretne potrzeby i wymagania w zakresie wirtualizacji. Każda ma swoje zastosowania i zalety, co pozwala na elastyczne dostosowywanie się do różnych potrzeb biznesowych.

Maszyny Wirtualne na Poziomie Systemu Operacyjnego (OS-level VMs), znane również jako kontenery, umożliwiają uruchomienie izolowanych instancji systemów operacyjnych na jednym fizycznym serwerze. Dzięki temu każda instancja działa niezależnie od innych, co przyczynia się do wydajniejszego zarządzania zasobami oraz lepszej elastyczności w dostarczaniu aplikacji. Przykładem popularnej platformy obsługującej tego typu maszyny jest Docker, który umożliwia łatwe pakowanie aplikacji wraz z ich zależnościami oraz ich przenoszenie między różnymi środowiskami.
Maszyny Wirtualne na Poziomie Aplikacji (Application-level VMs) skupiają się na symulacji środowiska wykonawczego aplikacji. Pozwalają na uruchamianie aplikacji w izolowanym środowisku niezależnie od zasobów systemowych. Jest to szczególnie użyteczne w przypadku aplikacji, które wymagają specyficznych środowisk z gwarancją niezależności od otaczającej infrastruktury.
Maszyny Wirtualne na Poziomie Procesora (Processor-level VMs) odtwarzają pełne procesory oraz środowisko sprzętowe, co umożliwia uruchamianie kompletnych systemów operacyjnych w odizolowanych środowiskach. Dzięki nim można w pełni wykorzystać zasoby sprzętowe, zapewniając jednocześnie elastyczność w dostosowywaniu konfiguracji sprzętowej w zależności od potrzeb aplikacji. Przykładami popularnych platform umożliwiających tego typu wirtualizację są Oracle VirtualBox oraz VMware.
Maszyny Wirtualne Java (Java Virtual Machines - JVM) zostały specjalnie zaprojektowane do uruchamiania aplikacji napisanych w języku Java. Tłumaczą kod bajtowy Javy na instrukcje zrozumiałe dla konkretnego systemu fizycznego. Dzięki temu umożliwiają uruchomienie aplikacji Java na różnych platformach sprzętowych, co zapewnia ich przenośność i skalowalność.

 

Maszyna wirtualna to niezwykle wszechstronne narzędzie, które rewolucjonizuje sposób, w jaki korzystamy z komputerów i tworzymy oprogramowanie. Różnorodność rodzajów maszyn wirtualnych sprawia, że są one adaptacyjne do różnych zastosowań, od wirtualizacji serwerów po rozwój oprogramowania. Dzięki nim działania w środowisku IT stają się bardziej efektywne i bezpieczne.