Virtual Machine Là Gì? 6 Thời điểm Nên Dùng Virtual Machine.

Máy ảo (Virtual Machine) là một công cụ tuyệt vời cho lập trình viên và nhà phát triển phần mềm để thử nghiệm tính năng và sản phẩm mới. Tuy nhiên, không chỉ có giới chuyên gia mà ngay cả người dùng cá nhân cũng có thể tận dụng nhiều ưu điểm hữu ích khác khi sử dụng máy ảo. Hãy cùng Genlogin khám phá về Virtual Machine qua bài viết dưới đây.

Table of Contents

1. Tổng quan về Virtual Machine

1.1. Virtual Machine (máy ảo) là gì?

Theo VMWare, Virtual Machine (máy ảo), là một phần mềm tạo ra một môi trường giả lập máy tính, chạy trên một hệ điều hành chính và hoạt động như một máy tính thực sự.

Máy ảo cung cấp một môi trường ảo, bao gồm CPU, RAM và ổ đĩa cứng, để chạy hệ điều hành và các ứng dụng trong đó. Các thành phần phần cứng ảo này được ánh xạ vào phần cứng thực tế trên máy tính vật lý. Ví dụ, ổ đĩa cứng ảo được lưu trữ trong một tệp trên ổ đĩa cứng thật. Khi máy ảo chạy, nó chia sẻ tài nguyên phần cứng với máy tính vật lý, vì vậy khi thiết lập máy ảo, ta cần điều chỉnh tài nguyên ảo sao cho không vượt quá khả năng xử lý của máy tính vật lý.

Trên một máy tính vật lý, ta có thể thiết lập và chạy nhiều máy ảo khác nhau. Khi khởi động, ta có thể lựa chọn máy ảo muốn khởi động, và hệ điều hành của máy ảo sẽ bắt đầu chạy trong một cửa sổ trên hệ điều hành chính hoặc có thể chạy ở chế độ toàn màn hình.

1.2. Tại sao nên sử dụng máy ảo?

Hợp nhất máy chủ (Server Consolidation) là một trong những lý do hàng đầu để sử dụng công nghệ máy ảo. Với việc ảo hóa, bạn có khả năng tận dụng tối đa nhiều máy chủ ảo trên một máy chủ vật lý duy nhất, đem lại hiệu suất vượt trội.

Trong quá trình triển khai hệ điều hành ảo và các ứng dụng tương ứng, thường chỉ cần sử dụng một phần nhỏ tài nguyên vật lý đã có sẵn. Điều này đồng nghĩa với việc bạn không cần phải đầu tư thêm tài nguyên vật lý như ổ cứng hay bộ nhớ RAM. Đồng thời, tiết kiệm được điện năng, không gian và các yêu cầu làm mát trong trung tâm dữ liệu.

Máy ảo hoạt động hoàn toàn độc lập, cung cấp môi trường riêng biệt cho tài nguyên, hệ điều hành và ứng dụng. Điều này đảm bảo rằng việc chạy máy ảo không gây ảnh hưởng đến hoạt động của các ứng dụng hay phần cứng khác trên máy chủ.

Với sự kết hợp của hợp nhất máy chủ và ảo hóa, bạn có thể tận dụng tối đa khả năng của hạ tầng, nâng cao hiệu suất và linh hoạt trong việc quản lý và triển khai hệ thống.

2. Cách hoạt động của virtual machine

Công nghệ ảo hóa là một phương pháp cho phép người dùng chia sẻ một hệ thống với nhiều môi trường ảo khác nhau. Để quản lý phần cứng và tách riêng chúng ra khỏi môi trường ảo, một phần mềm quản lý máy ảo, gọi là Hypervisor được sử dụng. Hypervisor có vai trò quan trọng trong việc khởi chạy các ứng dụng máy ảo khi cần thiết.

Khi máy ảo đang chạy và có yêu cầu bổ sung tài nguyên vật lý từ người dùng hoặc chương trình, Hypervisor tiếp nhận và yêu cầu các tài nguyên từ hệ thống. Qua đó, hệ điều hành và ứng dụng của máy ảo có thể truy cập vào nhóm tài nguyên vật lý đã được chia sẻ.

Máy ảo có thể chia sẻ hệ thống với nhiều môi trường ảo

Điều đặc biệt của công nghệ này là khả năng tách biệt môi trường ảo và tài nguyên vật lý, khác với VPN. Hypervisor đảm bảo rằng mỗi máy ảo hoạt động độc lập và không ảnh hưởng đến các máy ảo khác cũng như tài nguyên vật lý trên hệ thống. Qua đó, công nghệ ảo hóa mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao trong việc sử dụng tài nguyên và quản lý hệ thống.

3. Khi nào cần dùng virtual machine?

3.1. Dùng thử hệ điều hành mới

Khi máy tính hiện tại đang sử dụng Windows và bạn muốn trải nghiệm hệ điều hành Linux thì thiết lập máy chủ ảo là một phương án hợp lý.

3.2. Thiết lập các phần mềm cũ hoặc không tương thích

Chúng ta thấy phổ biến khi người dùng Mac muốn sử dụng một số phần mềm chỉ dành cho Windows hoặc chạy một chương trình cũ không hoạt động trên Windows hiện tại nữa.

3.3. Phát triển phần mềm cho các nền tảng khác

Với những nhà phát triển phần mềm khi tạo một ứng dụng hay website và muốn thử nghiệm trên các nền tảng khác nhau thì máy ảo sẽ giúp đơn giản hóa quá trình kiểm tra.

3.4. Xử lý phần mềm độc hại một cách an toàn

Khi bạn muốn tải xuống một phần mềm nhưng không dám chắc về tính an toàn của nó thì sử dụng máy ảo sẽ giúp cách biệt với máy thật để hạn chế các rủi ro bảo mật.

3.5. Tận dụng lợi thế tính năng snapshot của máy ảo

Máy ảo mang đến một tính năng tuyệt vời là tạo snapshot cho hệ thống giúp bạn có thể khôi phục ngay lập tức khi cần. Ví dụ khi bạn muốn cài đặt ứng dụng mới hay gỡ cài đặt mà không dám chắc có sai lầm nào không thì tạo bản snapshot của máy ảo trước khi cài đặt để dự phòng nếu sự cố xảy ra có thể thiết lập lại như ban đầu.

3.6. Sao chép hệ thống vào máy khác

Vì dữ liệu của máy ảo được lưu trữ trong vài file trên máy thực nên bạn dễ dàng di chuyển sang máy tính khác và load máy ảo (virtual machine) không gặp khó khăn gì (với điều kiện cùng trình ảo hóa).

4. Các loại giám sát virtual machine

4.1. Loại 1

Hypervisor trong dạng native, còn được gọi là bare-metal, là một loại hypervisor chạy trực tiếp trên phần cứng. Nó khởi động trước cả hệ điều hành và tương tác trực tiếp với kernel. Hypervisor này đặt ở một vị trí trung gian giữa phần cứng và một hoặc nhiều hệ điều hành khách.

Một đặc điểm độc đáo của Hypervisor dạng native là nó cung cấp hiệu suất tối đa bởi không chia sẻ tài nguyên với hệ điều hành chính. Nhờ vậy, nó đem lại khả năng tối ưu hóa cao hơn.

Các Hypervisor dạng native phổ biến bao gồm VMware ESXi, Microsoft Hyper-V và Apple Boot Camp. Đây là những công cụ mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong việc tạo ra môi trường ảo linh hoạt và hiệu quả trên các hệ thống bare-metal.

4.2. Loại 2

Hypervisor dạng hosted được cài đặt trực tiếp trên máy tính chủ, trong đó đã có một hệ điều hành sẵn. Các tài nguyên của máy ảo được yêu cầu dựa trên hệ điều hành của máy chủ, sau đó được thực thi thông qua phần cứng.

Những Hypervisor dạng hosted phổ biến bao gồm VMware Workstation và Oracle VirtualBox.

5. Ưu điểm và nhược điểm khi dùng virtual machine

Ưu điểm

Nhược điểm

Tiết kiệm chi phí: Môi trường ảo cho phép sử dụng các chức năng và thực hiện công việc mà không cần phải mua thêm tài nguyên vật lý. Bạn có thể tận dụng máy tính ảo để thực hiện các nhiệm vụ tương tự như trên một máy tính thật. Điều này giúp giảm chi phí mua sắm và duy trì nhiều máy chủ, tiết kiệm cả chi phí bảo trì và năng lượng tiêu thụ.
Phản hồi nhanh chóng: Với công nghệ ảo hóa, việc thay đổi một máy ảo là dễ dàng, nhanh chóng và tiện lợi hơn rất nhiều so với việc tạo ra một môi trường mới cho các nhà phát triển. Ảo hóa cho phép chạy các kịch bản thử nghiệm một cách trơn tru và nhanh chóng hơn rất nhiều.
Khả năng mở rộng: Máy ảo có khả năng mở rộng ứng dụng bằng cách thêm nhiều máy chủ vật lý hoặc máy ảo khác để phân chia công việc trên nhiều máy ảo. Điều này giúp tăng tính khả dụng và hiệu suất làm việc. Bạn có thể mở rộng môi trường ảo một cách linh hoạt và hiệu quả để đáp ứng nhu cầu công việc ngày càng tăng.

Hiệu suất: Máy ảo thường có hiệu suất thấp hơn so với máy tính vật lý. Việc chạy các ứng dụng trên máy ảo yêu cầu một lượng tài nguyên tăng thêm để ảo hóa các phần cứng và chia sẻ tài nguyên giữa các máy ảo khác nhau. Điều này có thể làm giảm hiệu suất và tốc độ thực thi của các ứng dụng.
Overhead tài nguyên: Máy ảo yêu cầu một lượng tài nguyên bổ sung để chạy phần mềm ảo hóa và quản lý các máy ảo. Các yêu cầu này bao gồm bộ nhớ, bộ xử lý, băng thông mạng và lưu trữ. Điều này có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên và ảnh hưởng đến khả năng mở rộng và khả năng sử dụng tối ưu các ứng dụng.
Tương thích phần cứng: Máy ảo có thể gặp khó khăn trong việc tương thích với một số phần cứng đặc biệt, chẳng hạn như các thiết bị ngoại vi hoặc trình điều khiển đặc biệt. Điều này có thể gây ra vấn đề khi triển khai và chạy các ứng dụng yêu cầu sử dụng phần cứng cụ thể.

6. Trải nghiệm các phần mềm ảo hóa tốt nhất hiện nay

Phần mềm ảo hóa đã trở thành một thành phần quan trọng đối với nhiều doanh nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực điện toán đám mây. Dưới đây là một số phần mềm ảo hóa phổ biến và được sử dụng rộng rãi ngày nay:

6.1. Virtual Box

VirtualBox là một ứng dụng mã nguồn mở hỗ trợ cả ba nền tảng Windows, macOS và Linux. Đây là một giải pháp ảo hóa miễn phí và đầy đủ tính năng, không có phiên bản thương mại.
VirtualBox, do Oracle phát triển, được coi là một trong những phần mềm ảo hóa tốt nhất hiện có. Nó có thể chạy trên hệ điều hành máy chủ dưới dạng ứng dụng và cho phép tạo máy ảo thông qua giao diện của nó. VirtualBox cung cấp tính năng snapshot để lưu trạng thái hiện tại của máy ảo, cho phép khôi phục nhanh chóng. Ngoài ra, nó hỗ trợ di chuyển máy ảo, công cụ tối ưu hóa hiệu suất và giao diện đồ họa để truy cập từ xa.

6.2. VMware Workstation

Đây là một chương trình máy ảo hóa nổi tiếng được sử dụng trên Windows và Linux. VMware Player là phiên bản miễn phí, còn VMware Workstation có phiên bản thương mại với các tính năng mở rộng.
Giống như VirtualBox, VMware là một ứng dụng máy ảo hóa. VMware Workstation được thiết kế để chạy trên cả Windows và Linux, trong khi VMware Fusion là phiên bản dành cho Mac. VMware Workstation được đánh giá cao với giao diện người dùng chất lượng cao, trực quan và dễ sử dụng.

6.3. VMware Player

VMware Player là phiên bản miễn phí tương tự VMware Workstation và được hỗ trợ trên cả Windows và Linux. Mặc dù không có tất cả các tính năng nâng cao có trong phiên bản thương mại của VMware Workstation, cả VMware Player và VirtualBox đều cung cấp các tính năng cơ bản để tạo và chạy máy ảo miễn phí.

6.4. QEMU

QEMU (Quick Emulator) là một phần mềm ảo hóa mã nguồn mở cho phép mô phỏng CPU và phần cứng. Điều này cho phép bạn chạy các hệ điều hành và ứng dụng không tương thích với nền tảng phần cứng hiện tại của bạn. QEMU cung cấp khả năng ảo hóa phần cứng để tăng hiệu suất máy ảo. Ví dụ, bạn có thể chạy thành công phần mềm ARM trên một máy tính Linux x86 bằng QEMU. QEMU cung cấp một hệ thống đầy đủ để chạy các hệ điều hành khác nhau mà không cần khởi động lại máy tính.

6.5. Boot Camp

Boot Camp là phần mềm của Apple cho phép máy Mac chạy hệ điều hành Windows. Boot Camp cho phép bạn chọn giữa Mac và Windows khi khởi động máy tính. Nó tạo ra các phân vùng riêng biệt cho Mac và Windows trên ổ cứng để tạo môi trường khởi động đa hệ điều hành. Bằng cách sử dụng Fusion, bạn có thể sử dụng phân vùng Boot Camp như một máy ảo. Điều này cho phép bạn sử dụng cả hai hệ điều hành cùng một lúc và chia sẻ tệp giữa chúng thông qua các thư mục chia sẻ hoặc kéo và thả dữ liệu.

7. Một số lời khuyên cho người dùng

Chọn một nền tảng máy ảo tin cậy: Khi chọn một nền tảng máy ảo, hãy đảm bảo rằng nó đã được chứng minh và có một cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ. Điều này đảm bảo bạn nhận được sự hỗ trợ và cải thiện liên tục từ nhà cung cấp và cộng đồng người dùng.
Quản lý tài nguyên cẩn thận: Máy ảo có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống gốc, do đó hãy đảm bảo bạn quản lý tài nguyên một cách cẩn thận. Theo dõi và cân nhắc việc cấu hình CPU, RAM, dung lượng đĩa và tài nguyên mạng cho mỗi máy ảo để đảm bảo chúng hoạt động một cách hiệu quả.
Sao lưu thường xuyên: Để đảm bảo an toàn dữ liệu, hãy thực hiện sao lưu đều đặn cho máy ảo của bạn. Điều này giúp phục hồi dữ liệu trong trường hợp xảy ra sự cố, mất dữ liệu hoặc hỏng máy ảo.
Tùy chỉnh cấu hình cho mục đích sử dụng cụ thể: Tùy chỉnh cấu hình máy ảo cho phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể. Ví dụ, nếu bạn sử dụng máy ảo để chạy các ứng dụng nặng, hãy tăng cấp tài nguyên như RAM hoặc CPU để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Cập nhật và bảo trì thường xuyên: Hãy đảm bảo bạn thực hiện cập nhật hệ điều hành và các ứng dụng trong máy ảo của mình để nhận các bản vá lỗi mới nhất và tính năng cải thiện. Đồng thời, thực hiện bảo trì định kỳ để đảm bảo máy ảo hoạt động ổn định.

Như vậy, Virtual Machine là một công nghệ quan trọng và linh hoạt cho phép chạy nhiều hệ điều hành và ứng dụng trên cùng một máy tính vật lý. Nó giúp tiết kiệm chi phí, tăng tính linh hoạt trong phát triển và thử nghiệm phần mềm, cũng như cải thiện khả dụng và hiệu suất của hạ tầng. Với sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng máy ảo trở nên ngày càng phổ biến và thiết thực đối với nhiều ngành công nghiệp và tổ chức. Hãy theo dõi các bài viết mới nhất của Genlogin về công nghệ nhé!