O que é uma máquina virtual? Como ela funciona?

Você está lendo este artigo em um computador. Isso é um fato.

Seja em um laptop, desktop ou dispositivo móvel, visualizar este conteúdo requer que você use um sistema operacional conectado a um dispositivo eletrônico. Mas e se você pudesse executar vários sistemas operacionais em um único dispositivo?

É exatamente isso que o software de virtualização de servidor torna possível.

Ele permite que você crie máquinas virtuais, que são essencialmente computadores autônomos que podem executar seus próprios sistemas operacionais e aplicativos. Essa funcionalidade "estilo inception" oferece várias vantagens, incluindo maior eficiência e utilização de recursos.

As VMs têm todas as capacidades e recursos de um computador normal, como unidades de processamento central, interfaces de rede, memória e aplicativos. Embora as imagens de VM sejam acessadas em dispositivos finais, uma vez que o usuário se conecta a ela, o software, aplicativos e configurações da VM não interferem com os do dispositivo no qual está sendo acessada.

Essencialmente, quando você instala uma máquina virtual, você cria um computador dentro de um computador.

Como funciona uma máquina virtual?

Máquinas virtuais são possíveis devido à virtualização, que é o processo de executar uma instância virtual de um desktop em uma camada que foi separada do hardware. No caso das VMs, a virtualização dos recursos dessa máquina é realizada por hipervisores, que criam, hospedam e executam VMs.

Graças à virtualização, as VMs criam um ambiente virtual para seus usuários. As VMs são executadas como processos em uma janela no sistema operacional do seu computador. Dentro desses ambientes, os usuários podem executar aplicativos, armazenar dados e realizar qualquer ação que fariam em um computador real.

Basicamente, o sistema operacional da VM é enganado para acreditar que está sendo executado no hardware nativo do computador em vez de através de software, proporcionando aos usuários a mesma experiência exata.

Ao discutir VMs, o sistema operacional no seu computador físico real é chamado de host, e os sistemas operacionais executados dentro da sua máquina virtual são chamados de convidados. Os sistemas operacionais convidados são armazenados em um disco rígido virtual, que é um arquivo armazenado no disco rígido do seu dispositivo.

Uau. Isso é bem confuso. Vamos simplificar com um exemplo para facilitar um pouco o entendimento.

Digamos que sua empresa esteja equipada com MacBook Pros. Seus MacBook Pros usam o sistema operacional Catalina (macOS Catalina). Se você quisesse começar a usar máquinas virtuais nos MacBook Pros da sua empresa, você instalaria um hipervisor de servidor usando software de virtualização de servidor. Com isso em funcionamento, você pode executar várias máquinas virtuais dentro desse hipervisor. Por exemplo, você poderia executar uma VM com Windows 10 nesse MacBook Pro.

Tipos de máquinas virtuais

Existem dois tipos de VMs: máquinas virtuais de sistema e máquinas virtuais de processo. Embora ambas atuem como emulações de um sistema de computador, elas servem a propósitos diferentes.

Máquina virtual de sistema

Também conhecidas como VMs de virtualização completa, as máquinas virtuais de sistema são substitutos para máquinas reais e fornecem todas as funcionalidades de um sistema operacional real. Com uma VM de sistema, o hipervisor acessará os recursos da máquina subjacente, oferecendo ao usuário as mesmas capacidades que o dispositivo host oferece.

Máquina virtual de processo

Uma máquina virtual de processo, também conhecida como máquina virtual de aplicativo, suporta um único processo por vez. A VM é criada quando esse processo começa e destruída quando termina.

O propósito de uma VM de processo é executar um programa de computador em um ambiente independente de plataforma, o que significa que pode ser executado em uma variedade de hardware ou software.

Para que serve uma máquina virtual?

No exemplo acima, detalhamos as etapas gerais de como uma máquina virtual funciona. O objetivo final de uma máquina virtual é executar um sistema operacional não inicialmente destinado ao dispositivo em uso (por exemplo, Windows 10 em um MacBook Pro). Isso pode parecer um objetivo estranho, mas é uma das principais razões pelas quais as VMs são usadas.

Muitos fornecedores de infraestrutura como serviço (IaaS) oferecem máquinas virtuais, incluindo nuvem pública e computação de alto desempenho (HPC). Aqui está mais informação sobre isso e outras razões pelas quais as pessoas decidem usar máquinas virtuais.

Experimentar novos sistemas operacionais

Mudar seu sistema operacional é um grande passo. Se você está acostumado a um determinado sistema operacional e quer evitar uma configuração de dual boot, as VMs oferecem uma ótima alternativa para quem deseja mudar sem muito risco.

Dentro do seu sistema operacional atual, você pode instalar um hipervisor para hospedar uma VM, configurar um sistema operacional nessa VM e, em seguida, executá-lo como qualquer outro programa. Você pode testá-lo e se familiarizar com ele antes de decidir adotá-lo completamente.

Como os aplicativos e configurações não interferem com os do dispositivo final, você pode testar o sistema operacional sem temer que ele afete seu computador. Se algo der errado no sistema operacional dentro da sua VM, não afetará seu dispositivo.

Executar software incompatível

Alguns computadores e sistemas operacionais são mais compatíveis com determinados softwares, e mudar para outro sistema operacional pode fazer você pensar que não pode mais usar os programas aos quais está acostumado. Talvez você tenha trocado de dispositivo e sinta falta de um software específico do seu antigo sistema operacional, ou adorava usar um programa desatualizado que não funciona bem no seu computador atual. Bem, você não precisa se despedir completamente.

As VMs oferecem uma ótima maneira de executar software incompatível em qualquer dispositivo final. Como elas têm seu próprio hardware virtual, você pode instalar qualquer sistema operacional e, portanto, software compatível. Não importa o sistema operacional do seu dispositivo, desde que você esteja usando uma VM, o software incompatível não será mais um problema.

Lidar com malware

Um benefício importante das VMs é sua capacidade de operar completamente separadas do sistema principal no qual estão sendo acessadas. Se algo der errado na sua VM, os sistemas e funcionalidades do seu dispositivo não serão danificados.

Esse benefício é útil ao tentar lidar com malware de forma segura. Digamos que você esteja procurando baixar um determinado programa, mas não tem 100% de certeza se pode confiar no site. Ou talvez você esteja testando o software que implementou para proteger sua empresa contra vírus. Você pode testar a legitimidade desse site e a eficácia do seu software antivírus em uma VM sem comprometer o dispositivo.

Desenvolver software para outras plataformas

Outra razão pela qual as pessoas usam VMs é para testar aplicativos, sites e software em várias plataformas. Ao desenvolver software para desktop e mobile, você pode usar um emulador, que é uma peça de hardware ou software que permite que um sistema de computador aja como outro, para testar ambas as capacidades ao mesmo tempo.

Usar snapshots para restauração

À medida que sua organização cresce e muda, também mudará seu stack tecnológico. Adicionar, remover e testar qualquer software ou aplicativo pode resultar em você perder o controle de todas as suas mudanças. Você pode até chegar a um ponto em que adicionou ou removeu uma ou muitas funcionalidades, e gostaria de poder voltar no tempo para sua configuração antiga.

Com VMs, você pode fazer exatamente isso.

As VMs permitem que os usuários tirem um snapshot de sua configuração atual caso desejem retornar a ela mais tarde. Dessa forma, se algo der errado ao fazer alterações em sua configuração, eles podem restaurar o snapshot e continuar trabalhando como se nada tivesse sido alterado.

Clonar um sistema para outra máquina

Como o conteúdo das VMs é armazenado virtualmente em alguns arquivos, eles podem ser facilmente carregados em outro sistema de computador, permitindo que sejam clonados. Essencialmente, os arquivos são copiados e depois carregados em outro computador de sua escolha. Desde que você use o mesmo hipervisor, pode carregar uma VM e todo o seu conteúdo em outro computador sem problemas.

VMs multi-tenant vs. single-tenant

VMs multi-tenant, semelhantes a um complexo de apartamentos compartilhado, permitem que vários usuários utilizem recursos em um único servidor físico. Essa abordagem oferece eficiência de custo, pois os usuários compartilham a infraestrutura subjacente. No entanto, assim como na vida compartilhada, preocupações com a privacidade dos dados e possíveis impactos de desempenho de outros usuários podem surgir. Organizações com requisitos de segurança rigorosos podem achar esse modelo menos adequado.

Por outro lado, VMs single-tenant se assemelham a alugar uma casa. Aqui, temos duas opções principais: hosts dedicados e instâncias dedicadas. Hosts dedicados oferecem o mais alto nível de controle, como possuir seu próprio terreno e construir uma casa personalizada. Os usuários têm controle total sobre o ambiente de hardware e software, permitindo flexibilidade extrema e atendendo a necessidades específicas de licenciamento de software. Essa abordagem oferece máxima transparência e supervisão para cargas de trabalho críticas.

Benefícios de uma máquina virtual

Se esses casos de uso listados acima não oferecem razões suficientes para começar a usar uma máquina virtual em sua organização, aqui estão alguns benefícios adicionais.

Utilização de recursos e consolidação de servidores

A principal razão pela qual as pessoas usam VMs é a consolidação de servidores, um método de usar eficientemente os recursos de um servidor de computador para reduzir o número total de servidores ou locais de servidores. Muitos sistemas operacionais usam apenas uma fração de seus recursos físicos disponíveis, mas com a virtualização, você pode ter muitos servidores virtuais diferentes em cada servidor físico.

Usar VMs melhora a utilização do seu hardware, eliminando a necessidade de comprar mais discos rígidos, racks de servidores ou outros hardwares.

Recuperação de desastres

As VMs estão equipadas com opções de recuperação de desastres que alguns sistemas operacionais não possuem. Caso ocorra um desastre natural ou humano, e uma organização precise recuperar o acesso à sua infraestrutura de TI, a virtualização oferece um método de recuperação.

Como as VMs não são afetadas por desastres, as organizações podem usá-las para fazer backup de seus dados ou clonar seu ambiente de computação, permitindo uma recuperação rápida.

Isolamento

Os usuários também são atraídos pelas VMs que operam completamente separadas da máquina que acessam. Devido ao seu isolamento do restante do sistema, o que quer que uma VM execute não interferirá com o sistema operacional do host. O isolamento das máquinas virtuais previne malware, falhas e outros ataques cibernéticos em uma VM de prejudicar as outras, melhorando assim a segurança geral.

Desvantagens de uma máquina virtual

Embora as máquinas virtuais ofereçam muitos benefícios aos usuários, incluindo habilidades de teste e recuperação de desastres, também existem algumas desvantagens que os novos usuários precisam considerar antes de fazer o investimento.

Desempenho instável

Exagerar e esperar muito da sua máquina virtual pode causar desempenho instável, especialmente se você estiver executando mais de uma VM no mesmo computador físico.

Como as máquinas virtuais são essencialmente apenas versões virtuais de computadores, elas também enfrentam as mesmas limitações. Coisas como largura de banda e capacidades de rede não são infinitas, e os usuários sentirão a dificuldade de atingir a capacidade máxima que sua VM pode suportar, assim como fariam com um computador normal.

Menos eficiente

Embora as máquinas virtuais ofereçam todas as capacidades de um computador normal, elas ainda são apenas uma função desse computador e requerem uma quantidade considerável de energia. Como a máquina física na qual a VM está sendo executada precisará se sustentar, as VMs tendem a funcionar mais lentamente e de forma menos eficiente do que computadores normais.

Não perca a magia

Embora o sistema operacional do seu computador tenha muitas ferramentas de software e aplicativos para ajudá-lo a se manter produtivo, ainda pode haver algumas capacidades fora de alcance. Com uma máquina virtual, você pode executar a funcionalidade de dois computadores ao mesmo tempo. Fale sobre produtividade!

Leia mais sobre alguns dos melhores softwares de máquina virtual e escolha o mais adequado para o seu negócio.

Este artigo foi publicado originalmente em 2020. Foi atualizado com novas informações.