Віртуальна машина (VM): навіщо вона потрібна і коли її використовувати?

Віртуальні машини дозволяють запускати операційну систему в вікні програми на вашому робочому столі, працюючи як повноцінний і незалежний пристрій. Їх можна використовувати для випробування різних операційних систем, запуску програм, які ваша основна ОС не підтримує, та тестування додатків у захищеному та віртуалізованому середовищі.

Основна ідея віртуальної машини полягає в тому, щоб забезпечити пристрій, який розподіляє ресурси від реального хоста до нашого віртуального середовища. Виділення ресурсів налаштовується відповідно до потреб користувача, тобто можна встановити конкретні обмеження стосовно CPU, RAM або обсягу сховища, виділеного нашій віртуальній машині. Віртуальні машини використовують технологія віртуалізації.

Що таке технологія віртуалізації?

Віртуалізація — це метод запуску однієї або кількох віртуальних екземплярів на іншому комп'ютері. Концепцію вперше запропонували в 1960-х роках, коли розробники систем шукали способи логічного розподілу системних ресурсів у мейнфреймі між різними програмами. «Хмара» — приклад того, як віртуалізація може підвищити використання ресурсів і обчислювальну потужність. Оскільки вона розподіляє ресурси, вона дуже економічна.

До появи віртуалізації оператор, який намагався запустити дві операційні системи, такі як Windows та Linux, мусив керувати двома окремими ОС і перемикатися між ними. У будь-який момент часу можна було використовувати лише одну, і вона займала максимальну потужність обладнання.

Різні типи віртуалізації

Технологія віртуалізації дозволяє спільно використовувати систему з широким спектром віртуальних конфігурацій. Фреймворки віртуалізації використовують спеціальне програмне забезпечення для ефективного створення ізольованого віртуального середовища, в якому працюють різні операційні системи, а кожному віртуальному екземпляру виділяються окремі ресурси.

Сьогодні всі компоненти звичайного центру обробки даних або IT-інфраструктури можна віртуалізувати за допомогою різних форм віртуалізації:

• сервер віртуалізація
  Віртуалізація серверів дозволяє ефективніше використовувати обчислювальні ресурси. Вона дозволяє одному комп'ютеру одночасно запускати кілька операційних систем. Це досягається шляхом створення віртуальних копій комп'ютерів та операційних систем (віртуальні машини) та їх консолідації на одному центральному фізичному сервері.

• Віртуалізація операційної системи
  Віртуалізація OS або програмного забезпечення створює обчислювальну систему з апаратом, який дозволяє одній або кільком гостьовим операційним системам працювати на фізичному хост-комп'ютері. Наприклад, Android OS може працювати на хост-машині, яка використовує Microsoft Windows OS як основну операційну систему, і буде використовувати той же апаратний стан хост-машини. Однією з часто використовуваних технологій для віртуалізації OS є емулятор. Детальний огляд емуляторів ви можете знайти у нашій статті Найлегші Android емулятори для ПК.

• Віртуалізація даних
  Технології віртуалізації даних розташовуються перед кількома джерелами даних та дозволяють працювати з ними як з одним джерелом, надаючи необхідні дані у певному форматі в потрібний час будь-якому додатку або користувачу. Переваги включають підвищену ефективність і швидкість, балансування навантаження та низькі витрати.
• Віртуалізація мережевих функцій
  Віртуалізація мережі створює кілька підмереж на одній фізичній мережі. Вона також розділяє доступну пропускну здатність на кілька окремих мереж, кожну з яких можна розподіляти на сервери та комп'ютери в режимі реального часу. Переваги включають підвищену надійність, швидкість мережі, стабільність та покращений моніторинг використання даних.
• Віртуалізація робочого стола
  Віртуалізація рабочих столів дозволяє центральному адміністратору (або програмному забезпеченню автоматичного адміністрування) розгортати змодельовані середовища рабочих столів на сотні фізичних комп'ютерів одночасно. На відміну від типових середовищ рабочих столів, які фізично встановлюються, налаштовуються та змінюються на кожному комп'ютері, віртуалізація рабочих столів дозволяє адміністраторам проводити масові налаштування, оновлення та тести безпеки на всіх віртуальних рабочих столах.

У чому різниця між VDI та RDP?

VDI та RDS є альтернативними технологіями віртуалізації рабочих столів та віддаленого рабочого стола. RDS використовує як основу Remote Desktop Protocol або RDP. Обидва забезпечують високу продуктивність, безпеку та гнучкість для віддаленої роботи, кожен з своїми відмінностями та схожостями, сильними та слабкими сторонами.

ЧИТАЙ

Вибір технології віддаленого робочого столу: VDI, RDP і RDS — у чому різниця

Як працюють віртуальні машини?

Віртуальна машина запускається як процес, наприклад, як вікно додатку, еквівалентне будь-якому іншому додатку на фізичному комп'ютері. Основні файли, що складають VM, включають журнал логів, і файл параметрів NVRAM, а файл віртуального диска, та файл конфігурації.

На вашій хост-машині може працювати кілька віртуальних машин, а операційні системи, що під ними працюють, називаються гостями. Оскільки гостьова операційна система відокремлена від основної машини та від інших гостьових операційних систем, будь-які зміни, внесені до неї, не впливають на основну машину або інші VM.

Що таке гіпервізор?

Віртуальна машина не може взаємодіяти безпосередньо з фізичною машиною. "гіпервізор" - це легкий програмний шар, необхідний для координації між нею та базовим фізичним апаратом. Гіпервізор використовується для розділення фактичної VM від хмарного середовища. Він зазвичай надає гостьовим операційним системам віртуальну платформу операційної системи та контролює виконання гостьових операційних систем.

Крім того, що гіпервізор забезпечує непроникний віртуальний кордон між кількома операційними системами, він може моделювати апаратні компоненти звичайних машин. Віртуалізовані копії апаратних ресурсів, таких як процесор, введення-виведення, пам'ять та інші, будуть доступні у вашому гіпервізорі. Оскільки гіпервізор може відокремити кожен змодельований пристрій від інших, віртуальне середовище може містити кілька гіпервізорів зі зростаючою кількістю віртуальних машин.

2 Типи гіпервізорів

Існує два основних типи гіпервізорів, які можна використовувати для віртуалізації:

• Тип 1: Bare Metal гіпервізори (віртуальні машини процесів)
  Bare metal гіпервізор працює безпосередньо на апаратному забезпеченні хосту. Він моніторить та керує гостьовою операційною системою. Bare metal гіпервізори часто використовуються в корпоративних середовищах, оскільки вони сприяють надмірному розподілу фізичних ресурсів. За допомогою цього типу гіпервізора ми можемо виділити додаткові ресурси групі віртуальних машин.

• Тип 2: Hosted гіпервізори (системні віртуальні машини)
  Hosted гіпервізор запускається на фізичному хост-сервері в межах операційної системи. Саме тому вони називаються "Hosted гіпервізори". Найбільша відмінність між гіпервізорами типу 1 та типу 2 полягає в тому, що тип 1 працює на апаратному забезпеченні, а тип 2 працює в межах операційної системи.

Цифрові машини не потребують унікального апаратного забезпечення, специфічного для гіпервізора. Однак віртуалізація вимагає більше пропускної здатності, сховища та обчислювальної потужності, ніж звичайний сервер або комп'ютер, якщо один пристрій розміщує кілька віртуальних машин.

ЧИТАЙ

Що таке Virtualizor? [Панель керування VPS]

Які переваги використання віртуальної машини?

Протягом останніх десяти років віртуальні машини були ключовим компонентом хмарні обчислення, що дає змогу тисячам різних програм та навантажень працювати й масштабуватися ефективно.

1. Ізольоване середовище від решти системи

Віртуальна машина забезпечує середовище, ізольоване від решти системи, тому все, що працює всередині VM, не конфліктуватиме з іншим ПЗ на хост-обладнанні. Оскільки VM є незалежними, вони зручні для тестування нових додатків або налаштування виробничого середовища. Ви також можете запустити VM для конкретної операції.

2. Можна протестувати новий робочий стіл

Віртуальна машина дає змогу протестувати нову ОС на вашому комп'ютері без змін основної ОС. Цифрові комп'ютери також корисні для дослідників шкідливого ПЗ, які часто використовують нові машини для тестування шкідливого коду. Крім того, використання віртуального браузера допомагає отримувати доступ до веб-сайтів без занепокоєння щодо заражень.

3. Хороший вибір для розробників

Віртуальна машина — це відмінний спосіб для розробників, які можуть налаштовувати шаблони VM з належними параметрами для процесів розробки та тестування ПЗ. Вони будуватимуть VM для конкретних завдань, таких як статичне тестування ПЗ.

4. Гнучкість віртуальної машини

З точки зору гнучкості, віртуалізація дозволяє швидко розгортати різні типи віртуальних машин. Їх можна налаштовувати за ОС, управлінням ресурсами та іншими параметрами. Більшість постачальників гіпервізорів також дають змогу створювати унікальні шаблони, які можна розгортати простим клацанням кнопки.

5. Легкість передачі та міграції в мережі

Віртуальні машини можна переносити між фізичними комп'ютерами в мережі за потребою. Це дозволяє перерозподіляти навантаження на сервери з додатковими обчислювальними ресурсами. VM також можуть переходити між локальним та хмарним середовищами, що робить їх ідеальними для гібридних хмарних послуг, де ви ділите обчислювальні ресурси між центром даних і постачальником хмарних послуг.

6. Віртуальні машини економічні

Постійна вартість оновлення обладнання може бути дорогою для будь-якої компанії. Хоча віртуальним машинам все ще потрібне обладнання та ліцензії ПЗ, вони є економічнішою альтернативою. Це тому, що використання ресурсів VM можна регулювати і структурувати краще, ніж у системах із багатьма фізичними машинами.

ЧИТАЙ

У чому різниця між VDI та VM: посібник 2026 року

Які недоліки використання віртуальної машини?

З іншого боку, віртуальні машини можуть бути менш ефективними, ніж виділені сервери, оскільки вони можуть не мати прямого доступу до обладнання. Іншими словами, вони не мають власного обладнання, тому повинні взаємодіяти з батьківською ОС, що може сповільнити відповідь обладнання.

1. ВМ споживають системні ресурси

Віртуальні машини займають значне量ість системних ресурсів хосту, особливо якщо вико запускаєте кілька VM. Крім того, якщо розподіл ресурсів налаштовано неправильно, хост та всі інші VM можуть зійти.

2. Не найкращий вибір для гравців у відеоігри

Вимогливі ігри та інші додатки, що потребують значної графічної та обчислювальної потужності, не працюють добре на віртуальних машинах, тому VM не найкращий спосіб грати в Windows на Linux або macOS, хіба що гра стара або не вимагає високої графіки.

3. Може знадобитися великий обсяг сховища

Налаштування кількох віртуальних машин може вимагати значного місця на диску вашого фізичного сервера. Особливо коли ваше віртуальне середовище збирає багато VM, зверніть увагу на показники вичерпання ресурсів. Важливо розуміти, що управління ресурсами — найважливіший спосіб забезпечити безпечне та безризикове віртуальне середовище. Коли ви зможете мінімізувати проблеми, пов'язані з використанням ресурсів VM, ви рухаєтеся до стійкої системи віртуальних машин.

Віртуальна машина vs. контейнер

Контейнери — це ще одна частина віртуального світу, але вони не ґрунтуються на програмному забезпеченні гіпервізора. По суті, контейнер — це віртуальна ОС без компонентів віртуального обладнання повноцінної VM.

Контейнери можуть працювати у ваших віртуальних машинах, і вони існують у гіпервізорі, але вони лише частина VM. Контейнери можуть бути корисними, коли потрібно запускати кілька програм на одній ОС без використання кількох ОС.

Той ключна перевага контейнерів у тому, що вони мають менше часу простою, ніж VM. Контейнери містять лише бінарні файли, бібліотеки та інші необхідні компоненти, а також саму програму. Контейнери на одному хості використовують один ядро ОС, що робить їх легкими, швидкими й портативними.

Внаслідок цього контейнери можуть завантажуватися швидше, оптимізувати потужність сервера та полегшити доставку додатків. Контейнери популярні для використання у веб-серверах, тестуванні DevOps, мікросервісах та оптимізації кількості додатків, які можна встановити на один вузол.

ЧИТАЙ

Різні типи віртуальних машин: маловідомі факти та можливості

Віртуальна машина vs. VPS

Virtual Private Server (VPS) використовує технологію віртуалізації для розділення фізичного сервера на віртуальні контейнери, кожен з яких діє як фізично окремий сервер. Кожен VPS надає користувачеві root-доступ і повний контроль, включаючи можливість ініціювати й завершувати будь-яку операцію, а також зупиняти й перезавантажувати сам VPS.

Віртуальна машина в хмарній послузі також використовує віртуалізацію для призначення сервера віртуальним контейнерам. На цьому рівні немає різниці між VPS та VM, оскільки вони використовують одну й ту саму технологію віртуалізації.

Ключна різниця між хостингом VPS і хостингом VM полягає в тому, як зберігаються дані та як керуються фізичні сервери й віртуальні контейнери. Для хостингу VPS контейнери VPS розміщуються на окремому сервері з його власним набором дисків, зазвичай в масиві RAID для більшої ефективності.

Застосування віртуальних машин

Існує кілька популярних додатків для віртуальних машин. Ось огляд найкращих варіантів програмного забезпечення для віртуальних машин, але обов'язково ознайомтеся з нашим детальним посібником для експертного порівняння.

• VirtualBox
• KVM з QEMU
• VMware Робоча станція
• Xen
• Citrix Hypervisor

Висновок

Хоча контейнери й віртуальні машини мають свої переваги й недоліки, правильний вибір для вашої компанії залежить від поточних вимог проєкту. Водночас обидва варіанти можуть бути ідеальними для економічнішого обчислення.

Коротко кажучи, віртуальні машини — це економічніший розв'язок, який допомагає краще управляти робочим процесом системи та розподіляти ресурси ефективніше між окремими машинами.

Це чудове середовище для тестування інших операційних систем, включаючи бета-версії, роботи з інфікованими вірусами даними, створення резервних копій ОС і запуску програмного забезпечення на системах, для яких воно не було спеціально розроблено.

Примітка: Ви можете завантажити PDF-версію цієї статті, натиснувши кнопку:

[su_button url="https://cloudzy.com/wp-content/uploads/Virtual-Machine-Why-and-When-Do-You-Need-One.pdf" target="self" style="default" background="#fac802" color="#2f3856" size="3" wide="no" center="no" radius="auto" icon="" icon_color="#FFFFFF" text_shadow="none" desc="" download="" onclick="" rel="" title="" id="" class=""]Завантажити[/su_button]