O que é uma máquina virtual?

O que é uma máquina virtual?

Uma máquina virtual (VM) é um ambiente digital que opera como um recurso de computação virtual em um servidor físico. Ele usa software para executar e implantar aplicações em vez de um sistema de computador físico. Um servidor, ou host, pode ter muitas VMs ou convidados sendo executados ao mesmo tempo. Cada VM conta com seu próprio sistema operacional, além de memória, armazenamento, CPU e interfaces de rede que são executadas de forma independente no host do hardware—assim, um PC físico é capaz de executar uma VM de MacOS ou Linux sem problemas, por exemplo.

As VMs permitem a execução simultânea de vários sistemas operacionais diferentes em um mesmo computador. Cada VM é executada de forma independente e oferece ao usuário final uma experiência semelhante ao de uma máquina não virtual ou um único sistema operacional vinculado a uma única máquina física. Os usuários finais podem usar as aplicações na VM exatamente como fariam em seu sistema de computador dedicado. Na verdade, a maior parte dos usuários finais que acessam sistemas de computação remotamente nem conseguiria diferenciar se está trabalhando com uma VM ou com um sistema de computador dedicado.

Como funcionam as máquinas virtuais?

As VMs dependem da virtualização, que é uma tecnologia que permite que um único servidor físico ou estação de trabalho hospede vários ambientes virtuais. A máquina host utiliza um software chamado hipervisor para gerenciar e separar os recursos de computação, rede e armazenamento do host em um único pool e distribuir para cada VM conforme necessário.

Por exemplo: se uma VM estiver em execução e o usuário (ou aplicação) instruir a VM a fazer algo que exija recursos além dos que possui no momento, o hipervisor identifica rapidamente essa necessidade e realoca parte do pool do host ou dos recursos compartilhados para atender à demanda.

Basicamente, as VMs atuam como um “computador dentro de um computador”, permitindo que as empresas tenham dezenas de sistemas de computadores diferentes em uma única máquina. Cada VM pode ser executada em uma janela de aplicação sobreposta ao sistema operacional existente da máquina host. Os usuários podem alterar as configurações e realizar atualizações no sistema operacional da VM do mesmo modo que fariam em um computador dedicado. Também é possível instalar e excluir aplicações na VM. As máquinas virtuais contam com vários arquivos comuns, como registros, configurações, configurações de NVRAM e um arquivo de disco virtual.

Para que as máquinas virtuais sã usadas?

A tecnologia de virtualização já existe há bastante tempo, mas o uso de VMs vem se tornando cada vez mais comum à medida que o trabalho remoto e a computação de usuário final ganham popularidade. Hoje, as VMs são usadas para diversas finalidades, tanto em ambientes locais quanto na nuvem. Alguns casos de uso:

• Consolidação de servidores e otimização de hardware - Este é um dos principais motivos pelos quais as empresas implementam VMs. Permite reduzir o espaço ocupado pelo hardware físico sem sacrificar o acesso e o poder de computação. Com VMs, não é necessário comprar servidores físicos e estações de trabalho adicionais. Desse modo, as empresas conseguem economizar nos custos de OpEx do data center, bem como nos custos dos equipamento de CapEx. A utilização do hardware também é otimizada, já que o hardware dedicado normalmente utiliza apenas uma pequena parte do total de seus recursos por vez.
• Opções extras para recuperação de desastres - as VMs podem oferecer recursos de failover e redundância que antes só eram possíveis comprando hardware adicional.
• Ambientes de teste/desenvolvimento/produção temporários ou ad-hoc - Como as VMs são separadas umas das outras, se tornam uma boa alternativa para as equipes de DevOps testarem uma nova aplicação ou configurarem rapidamente um ambiente de produção em uma sandbox segura quando necessário. Se algo der errado, o sistema host não será afetado.
• Aceleração da migração de workloads - As VMs são altamente flexíveis e portáteis, o que faz delas uma boa opção para promover uma migração mais rápida e eficiente.
• Criação de ambientes híbridos de computação - com as VMs, fica mais fácil para as empresas colocarem seus workloads tanto na nuvem quanto no local, oferecendo um certo grau de flexibilidade e permitindo o aproveitamento de sistemas legados.

Quais são os tipos de máquinas virtuais?

Basicamente, existem dois tipos de máquinas virtuais:

VMs de sistema

Essas máquinas virtuais emulam um sistema de computador inteiro, conforme descrevemos nas seções acima. Elas ficam localizadas em partições isoladas de um servidor físico ou estação de trabalho computacional e possuem sistemas operacionais, configurações, aplicações e serviços próprios que são executados de forma independente. Este tipo de VM precisa de um hipervisor para alocar os recursos para cada VM a partir de um único pool compartilhado. Como exemplos de VMs de sistema temos o Nutanix AHV, o VMware Fusion e o Xen de código aberto.

VMs de processo

Também conhecidas como VMs de aplicação ou ambientes de execução gerenciados (MREs), as VMs de processo são configuradas para executar temporariamente um único processo como uma aplicação — para executar programas Java, por exemplo, ou o Microsoft .NET Framework. Basicamente, essas máquinas virtuais são ambientes de tempo de execução para um processo específico e não dependem de nenhuma plataforma. Elas proporcionam um alto grau de abstração que “oculta” o sistema operacional e outros hardwares do host. As VMs de processo são temporárias, criadas quando um usuário inicia um processo específico e desativadas quando o processo é concluído.

Máquinas virtuais e computação em nuvem

Os provedores de nuvem pública estão incrementando seu uso de virtualização e VMs para obter mais flexibilidade e escalabilidade entre workloads, a fim de oferecer um suporte melhor para uma ampla gama de aplicações em vários sistemas operacionais.

Uma VM em nuvem funciona da mesma forma que uma VM no servidor do data center de uma empresa. A única diferença é que a VM na nuvem fica hospedada no data center de um provedor de serviços de nuvem, não no seu.

No geral, existem dois tipos de VMs em nuvem:

VMs single-tenant

Uma VM single-tenant é projetada para ser utilizada por um único cliente (geralmente uma empresa). Essas VMs podem ser um host dedicado ou uma instância dedicada.

• Em um host dedicado, o cliente aluga toda a máquina física, sendo o único autorizado a usar hardware, VMs, aplicações, software e todo o restante no host. Este modelo de VM é o preferido de clientes que buscam máxima flexibilidade e visibilidade do hardware, bem como manter controle absoluto sobre o local onde os workloads são alocados.
• Instâncias dedicadas oferecem isolamento de outros clientes e controle sobre o posicionamento dos workloads, mas não ficam vinculadas a uma máquina física específica. O provedor de serviços em nuvem fornece ao cliente um espaço dedicado em uma máquina host, mas se a instância for reinicializada, por exemplo, ela pode reaparecer em uma outra máquina, em uma localização geográfica completamente diferente. No entanto, é provável que o cliente nem perceba, pois a experiência e o desempenho da VM permanecem os mesmos.

VMs multi-tenant

Também chamadas de VMs públicas, as VMs multi-tenant são compartilhadas por vários clientes em uma infraestrutura física multiusuário. Os dados de cada cliente permanecem isolados, embora todos compartilhem um mesmo conjunto de aplicações, bancos de dados e recursos de servidor. Embora não ofereçam um grau de separação e personalização tão alto quanto alguns clientes preferem, são muito escalonáveis e econômicas, pois costumam ser disponibilizadas por um preço mais baixo que as VMs single-tenant. 

Vantagens das máquinas virtuais

• Gerenciamento, administração e manutenção mais simples ao reduzir o número de máquinas físicas que devem ser atualizadas, protegidas e assim por diante.
• Utilização de hardware e eficiência otimizadas, pois várias VMs aproveitam melhor os recursos de um host do que uma única instância.
• Redução dos custos de migração, pois as VMs podem ser usadas para executar aplicações legadas, assim você não precisa movê-las para novos ambientes e sistemas operacionais. J
• Redução nos custos de hardware, graças à menor necessidade de máquinas físicas e hardware periférico. Além disso, também reduz as despesas operacionais do data center.
• Segurança mais robusta com o isolamento individual das VMs—caso uma VM seja atacada, as outras VMs na mesma máquina não serão comprometidas.
• Maior flexibilidade e escalabilidade com VMs altamente portáteis que podem ser movidas, copiadas ou reatribuídas a diferentes hosts, conforme necessário.

Desafios das máquinas virtuais

As VMs oferecem inúmeras vantagens em relação às máquinas de host físicas, mas também apresentam alguns desafios:

• Desempenho possivelmente inferior ao das máquinas físicas, dependendo das configurações e da quantidade de VMs usadas em um único host.
• Muitas VMs podem ser afetadas negativamente em caso de mau funcionamento do host físico—uma falha pode ter consequências graves quando dezenas de VMs dependem da operação de um único servidor.
• Manter as máquinas virtuais em segurança pode ser difícil e exigir um alto nível de habilidade
• A consolidação de disco virtual ou a fusão de arquivos de disco da VM criados após o sistema obter os snapshots da VM podem ser complexas e difíceis de gerenciar.

Por que as empresas devem usar máquinas virtuais?

Empresas usam máquinas virtuais por vários bons motivos, muitos já abordados nas seções anteriores. Inicialmente, na década de 1960, as VMs eram usadas para isolar os dados de cada usuário que compartilhava um grande computador central. Hoje, elas são mais empregadas pelas empresas para otimizar o uso de hardware, reduzir o espaço físico do hardware e economizar nos custos com equipamentos e operações físicas.

A infraestrutura de desktop virtual (VDI) também é um motivador importante para a adoção de VMs nas empresas. As plataformas de VDI permitem que os funcionários acessem seus desktops a partir de locais e dispositivos remotos—uma grande vantagem à medida que os modelos de trabalho remoto e híbrido se tornam cada vez mais populares.

Enquanto movem cada vez mais workloads para a nuvem, as empresas usam VMs baseadas em nuvem para criar ambientes híbridos e construir infraestruturas junto aos seus ambientes legados locais.

Os benefícios das VMs para a segurança são outra vantagem, pois as VMs separadas proporcionam uma camada extra de proteção quando ocorre uma violação nos sistemas.

Some à lista de vantagens um grande potencial para reduzir custos e a escalabilidade extrema, e você entenderá por que as VMs se tornaram componentes essenciais da infraestrutura de TI corporativa moderna.

Como faço para criar uma máquina virtual?

Existem diversas opções de plataforma de virtualização disponíveis para empresas. A maior parte delas conta com processos simplificados de criação e implementação de novas máquinas virtuais. Muitas soluções também vêm com assistentes de configuração ou templates bastante práticos que aceleram e facilitam sua adoção.

Embora muitas plataformas de virtualização sejam projetadas para empresas e ofereçam diversos recursos avançados e opções de personalização, você também encontra plataformas de virtualização mais simples e gratuitas. Um bom exemplo é o VirtualBox de código aberto da Oracle.

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