Máquina Virtual (VM): Por Que e Quando Você Precisa de Uma?

Máquinas virtuais permite que você execute um sistema operacional em uma janela de app no seu desktop, funcionando como um dispositivo completo e independente. Você pode usá-las para experimentar vários sistemas operacionais, executar aplicações que seu sistema operacional principal não consegue executar e testar apps em um ambiente seguro e virtualizado.

O conceito inteiro de uma máquina virtual é fornecer um dispositivo que distribui recursos do host real para nosso ambiente virtual. A alocação de recursos é configurada de acordo com as necessidades do usuário, significando que limitações específicas podem ser definidas em termos de CPU, RAM ou capacidade de armazenamento alocada para nossa máquina virtual. Máquinas virtuais usam tecnologia de virtualização.

O que é Tecnologia de Virtualização?

Virtualização é o método de executar uma ou mais instâncias virtuais em outro computador. O conceito foi apresentado pela primeira vez nos anos 1960, quando developers de sistemas buscavam formas de dividir logicamente os recursos do sistema dentro de um computador mainframe entre várias aplicações. A "nuvem" é um exemplo de como a virtualização pode aumentar o uso de recursos e a capacidade computacional. Por distribuir recursos, é muito econômica.

Antes da virtualização, um operador que quisesse executar dois sistemas operacionais, como Windows e Linux, precisava administrar dois OSs separados e alternar entre eles. Em qualquer momento, apenas um podia ser usado e consumiria a capacidade máxima do hardware.

Os diferentes tipos de virtualização

A tecnologia de virtualização permite que você compartilhe um sistema com uma ampla gama de ambientes virtuais. Os frameworks de virtualização usam software especial para construir de forma eficiente um ambiente virtual isolado no qual vários OSs funcionam e recursos separados são alocados para cada instância virtual.

Hoje, todas as partes de um data center convencional ou infraestrutura de TI podem ser virtualizadas com essas diferentes formas de virtualização:

• servidor virtualização
  A virtualização de servidor permite que os recursos computacionais sejam usados com mais eficiência. Ela permite que um computador execute múltiplos sistemas operacionais ao mesmo tempo. É aqui que cópias virtuais de computadores e sistemas operacionais (Máquinas Virtuais) são geradas e consolidadas em um único servidor físico centralizado.

• Virtualização de sistema operacional
  A virtualização de OS ou software produz um sistema computacional com hardware que permite que um ou mais OSs convidados sejam executados em um computador host físico. Por exemplo, o Android OS será executado em uma máquina host que usa nativamente o OS Windows da Microsoft e usará o mesmo hardware da máquina host. Uma tecnologia comumente usada para virtualização de OS é um Emulador. Para uma visão geral detalhada de Emuladores, você pode consultar nosso artigo sobre Emuladores Android mais leves para PC.

• Virtualização de dados
  As tecnologias de virtualização de dados são posicionadas diante de múltiplas fontes de dados e permitem que sejam tratadas como uma única fonte, fornecendo os dados necessários em um formato específico no momento certo para qualquer aplicação ou usuário. Os benefícios incluem eficiência e velocidade melhoradas, balanceamento de carga e menor custo.
• Virtualização de funções de rede
  A virtualização de rede produz várias sub-redes na mesma rede física. Ela também divide a largura de banda disponível em várias redes separadas, cada uma podendo ser distribuída para servidores e computadores em tempo real. As vantagens incluem confiabilidade melhorada, velocidade de rede, estabilidade e monitoramento aprimorado do uso de dados.
• Virtualização de desktop
  A virtualização de desktop permite que um administrador central (ou software de administração automatizada) implante ambientes de desktop simulados em centenas de computadores físicos de uma só vez. Diferentemente de ambientes de desktop típicos que são instalados, configurados e modificados fisicamente em cada máquina, a virtualização de desktop permite que administradores executem configurações em massa, atualizações e testes de segurança em todos os desktops virtuais.

Qual é a Diferença entre VDI e RDP?

VDI e RDS são tecnologias alternativas de virtualização de desktop e desktop remoto. RDS usa Remote Desktop Protocol ou RDP como base. Ambas oferecem alto desempenho e segurança, além de versatilidade para trabalho remoto, cada uma com suas diferenças, similaridades, pontos fortes e limitações.

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Como Funcionam as Máquinas Virtuais?

A máquina virtual é executada como um processo, por exemplo como uma janela de aplicativo, equivalente a qualquer outro aplicativo no computador físico. Os arquivos principais que compõem uma VM incluem um arquivo de log, um arquivo de configuração NVRAM, a arquivo de disco virtual, e a arquivo de configuração.

Você pode ter várias máquinas virtuais em execução na sua máquina hospedeira, e os sistemas operacionais executados nela são chamados de convidados. Como o SO convidado é separado da máquina hospedeira e de outros SOs convidados, qualquer modificação feita nele não afeta a máquina hospedeira nem outras VMs.

O que é um Hypervisor?

Uma máquina virtual não pode se comunicar diretamente com uma máquina física. Umhipervisoré uma camada de software leve necessária para coordenar entre ela e o hardware físico subjacente. Um hipervisor é usado para separar uma VM real do ambiente de nuvem. Normalmente fornece aos sistemas operacionais convidados uma plataforma de sistema operacional virtual e controla a implementação desses sistemas operacionais.

Além de ter um limite virtual impermeável entre vários SOs, o hipervisor pode simular os componentes de hardware de máquinas convencionais. Cópias virtualizadas de recursos de hardware como processador, entrada/saída, memória e outros estarão acessíveis no seu hipervisor. Como o hipervisor pode separar cada dispositivo simulado dos outros, o ambiente virtual pode conter vários hipervisores com um número cada vez maior de máquinas virtuais.

2 Tipos de Hypervisors

Existem dois tipos principais de hipervisores que podem ser usados para virtualização:

• Tipo 1: Hipervisores Bare Metal (máquinas virtuais de processo)
  O hipervisor bare-metal opera diretamente no hardware da máquina hospedeira. Monitora e gerencia o SO convidado. Hipervisores bare metal são comumente usados em ambientes empresariais, pois facilitam a alocação excessiva de recursos físicos. Com este tipo de hipervisor, podemos atribuir recursos adicionais a um grupo de máquinas virtuais.

• Tipo 2: Hipervisores Hospedados (máquinas virtuais de sistema)
  O hipervisor hospedado seria executado em um servidor hospedeiro físico dentro do sistema operacional. É por isso que são chamados de "Hipervisor Hospedado". A maior distinção entre hipervisores tipo 1 e tipo 2 é que o tipo 1 opera no hardware e o tipo 2 é executado dentro do sistema operacional.

Máquinas virtuais não precisam de hardware único específico do hipervisor. Virtualização, porém, requer mais largura de banda, armazenamento e poder computacional do que um servidor ou computador convencional se o mesmo dispositivo hospedar várias máquinas virtuais.

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Quais são as vantagens de usar uma Máquina Virtual?

Nos últimos dez anos, máquinas virtuais foram um componente-chave da computação em nuvem, permitindo que milhares de tipos diversos de software e cargas de trabalho funcionem e se dimensionem com eficiência.

1- Um ambiente isolado do resto do sistema

Uma máquina virtual oferece um ambiente isolado do resto do sistema, de modo que qualquer coisa em execução dentro de uma VM não entraria em conflito com nada mais em execução no hardware da máquina hospedeira. Como as VMs são independentes, elas são uma maneira conveniente de testar novos aplicativos ou configurar um ambiente de produção. Você também pode executar uma VM de propósito único para suportar uma operação específica.

2- Você pode testar um novo sistema operacional

Uma máquina virtual ajuda você a testar um novo SO no seu desktop sem alterar seu SO principal. Computadores virtuais também são úteis para pesquisadores de malware que costumam usar novas máquinas para testar software malicioso. Além disso, o uso de uma máquina de navegação virtual ajuda você a acessar sites sem se preocupar com infecção.

3- Uma boa opção para developers de negócios

Uma máquina virtual é uma forma perfeita de ajudar desenvolvedores de negócios que podem configurar templates de VM com as configurações adequadas para processos de desenvolvimento e testes de software. Eles construirão VMs para tarefas específicas, como testes estáticos de software.

4- A flexibilidade da Máquina Virtual

Em termos de flexibilidade, a virtualização permitiria a implementação rápida de vários tipos de máquinas virtuais. Todas podem ser personalizadas em relação ao SO, gerenciamento de recursos e outros fatores. A maioria dos provedores de hipervisor também permitiria que você criasse templates únicos que possam ser implementados simplesmente clicando em um botão.

5- Facilidade de transferência e migração em uma rede

Máquinas virtuais podem ser migradas entre computadores físicos na rede conforme necessário. Isso permite a redistribuição de cargas de trabalho para servidores com recursos de processamento extras. As VMs também podem alternar entre ambientes locais e em nuvem, tornando-as ideais para serviços baseados em nuvem híbrida nos quais você compartilha recursos de processamento entre o data center e um provedor de serviços em nuvem.

6- Máquinas Virtuais são econômicas

O custo constante de atualizações de hardware pode ser caro em qualquer empresa. Embora máquinas virtuais ainda possam exigir equipamentos e licenças de software, elas são uma alternativa econômica. Isso ocorre porque o uso de recursos por VMs pode ser mais regulado e mais estruturado do que sistemas baseados em múltiplos hardwares.

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Quais são as desvantagens de usar uma Máquina Virtual?

Por outro lado, máquinas virtuais podem ser menos eficientes que servidores dedicados, porque podem não acessar o hardware diretamente. Em outras palavras, não têm seu próprio hardware, então precisam interagir com um SO pai, o que pode desacelerar a resposta do hardware.

1- VMs consomem recursos do sistema

Máquinas virtuais consomem uma quantidade considerável de recursos do sistema hospedeiro, principalmente se você executar várias VMs. Além disso, se a alocação de recursos não estiver configurada corretamente, o hospedeiro e todas as outras VMs podem falhar.

2- Não é uma boa escolha para jogadores

Jogos exigentes ou outros aplicativos que precisam de poder gráfico e de processamento significativo não funcionam bem em máquinas virtuais, então VMs não são o melhor caminho para jogar jogos PC Windows em Linux ou macOS, a menos que o jogo seja antigo ou não exija muito graficamente.

3- Pode ser necessário muito espaço de armazenamento

Configurar várias máquinas virtuais pode exigir muito espaço de armazenamento do seu servidor físico. Especialmente conforme seu ambiente virtual acumula várias VMs, você deve estar atento às métricas de esgotamento de recursos. É importante reconhecer que gerenciamento de recursos é a forma mais importante de garantir um ambiente virtual seguro e sem riscos. Assim que você conseguir minimizar problemas relacionados ao uso de recursos da VM, estará no caminho para um sistema de máquina virtual sustentável.

Máquina Virtual vs. Container

Contêineres são outra parte do mundo virtual, mas não são baseados em software hypervisor. Essencialmente, um contêiner é um SO virtual sem os componentes de hardware virtual de uma máquina virtual completa.

Contêineres podem operar dentro de suas máquinas virtuais e existem dentro de um hypervisor, mas são apenas uma parte de uma VM. Contêineres podem ser úteis quando você precisa executar vários programas no mesmo SO sem usar vários SOs.

O vantagem principal dos contêineres é que têm menos tempo de inatividade que VMs. Contêineres incluem apenas binários, bibliotecas e outros componentes necessários, além da aplicação. Contêineres no mesmo host executam o mesmo kernel do SO, tornando-os leves e, portanto, rápidos e portáteis.

Como resultado, contêineres podem inicializar mais rapidamente, otimizar a capacidade do servidor e facilitar a entrega de aplicações. Contêineres têm sido populares em casos como servidores web, testes de DevOps, microsserviços e otimização do número de apps que podem ser instalados por nó.

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Máquina Virtual vs. VPS

Servidor Privado Virtual (VPS) usa tecnologia de virtualização para dividir um servidor físico em contêineres virtuais, cada um funcionando como um servidor fisicamente separado. Cada VPS oferece ao usuário acesso root e controle total, incluindo o poder de iniciar e encerrar qualquer operação, além de parar e reiniciar o VPS em si.

Máquina Virtual no serviço em nuvem também usa virtualização para atribuir o servidor a contêineres virtuais. Neste nível, não há distinção entre o VPS e a VM, considerando que usam a mesma tecnologia de virtualização.

A principal diferença entre hospedagem VPS e hospedagem de VM é como os dados são mantidos e como servidores físicos e contêineres virtuais são gerenciados. Na hospedagem VPS, contêineres VPS estão em um servidor auto-contido com sua própria coleção de unidades de disco, geralmente em um array RAID para maior eficiência.

Aplicações de Máquina Virtual

Existem várias aplicações de VM populares para escolher. Aqui está uma visão rápida das melhores opções de software de máquina virtual, mas certifique-se de consultar nosso guia detalhado para uma análise comparativa especializada.

• VirtualBox
• KVM com Qemu
• Estação de Trabalho VMware
• Xen
• Citrix Hypervisor

Conclusão

Embora contêineres e VMs tenham suas vantagens e desvantagens, a opção correta para sua empresa depende dos requisitos do projeto atual. Porém, ambos podem ser opções ideais para computação mais econômica.

Simplificando, VMs são uma solução mais econômica que ajuda a gerenciar melhor e de forma mais econômica todo o fluxo de trabalho do sistema e distribuir recursos de forma mais eficiente entre máquinas individuais.

É um ambiente excelente para avaliar outros sistemas operacionais, incluindo versões beta, expor dados infectados por vírus, gerar backups para SOs e executar software ou aplicações em SOs para os quais não foram originalmente destinados.

Nota: Você pode baixar a versão em PDF deste artigo clicando no botão:

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