كيف تعمل الآلة الافتراضية داخل السلسلة وعلى أجهزة الكمبيوتر العادية

ما هي الآلة الافتراضية ولماذا هي ضرورية

آلة افتراضية (VM) هي بيئة معزولة تقوم بمحاكاة عمل كمبيوتر كامل داخل جهاز آخر. يمكنها تشغيل نظام تشغيل خاص بها، وتطبيقات، والوصول إلى الإنترنت، لكن كل ذلك يعمل على أساس موارد جهاز الاستضافة.

بعبارة أخرى، الآلة الافتراضية هي حل برمجي يسمح باستخدام أنظمة تشغيل مختلفة دون الحاجة لشراء أجهزة منفصلة. هل تحتاج لاختبار لينكس على ماك بوك أو تشغيل برامج متخصصة؟ تخلق الآلة الافتراضية صندوق رمل آمن للتجارب دون مخاطر إتلاف النظام الأساسي.

الهندسة المعمارية: كيف يتم كل هذا

المكان المركزي في عمل آلة افتراضية يشغله الهايبرفايزر - برنامج يقوم بتوزيع الموارد الفيزيائية ( المعالج، الذاكرة العشوائية، التخزين) بين عدة آلات افتراضية في آن واحد.

توجد نوعان من المحاكيات:

النمط 1 (Bare-metal) - يعمل مباشرة على الأجهزة، ويستخدم في مراكز البيانات والمنصات السحابية. يوفر أقصى أداء.

النوع 2 (المستضاف) - يتم تشغيله كتطبيقات فوق نظام التشغيل، مناسب للاختبار والتطوير المحلي.

التطبيقات الرئيسية للآلات الافتراضية التقليدية

1. اختبار عبر الأنظمة الأساسية - يقوم المطورون باختبار التطبيقات على أنظمة تشغيل مختلفة دون التبديل بين الأجهزة.

2. دراسة البرامج الضارة المشبوهة بأمان - إذا دخل فيروس إلى VM، ستظل النظام الأساسي محميًا.

3. تشغيل البرمجيات القديمة - بعض البرامج تعمل فقط على الأنظمة القديمة؛ تتيح VM إعادة إنشاء البيئة المطلوبة.

4. البنية التحتية السحابية — خدمات مثل AWS وAzure وGoogle Cloud تعمل بالضبط على أساس الآلات الافتراضية

VM في البلوكتشين: مستوى آخر من الوظائف

على عكس الآلات الافتراضية التقليدية التي تعزل أنظمة التشغيل المختلفة، فإن الـ VM في البلوكشين تعمل كـ آلية لتنفيذ العقود الذكية على الشبكات الموزعة.

Ethereum Virtual Machine (EVM) أصبحت معيارًا في الصناعة. إنها تسمح للمطورين بكتابة العقود بلغة Solidity وVyper وYul، ثم نشرها في شبكة Ethereum والشبكات المتوافقة. تضمن EVM أن كل عقدة في الشبكة تطبق قواعد متطابقة عند التفاعل مع العقود - مما يضمن تناسق البيانات.

تستخدم سلاسل الكتل الأخرى تطبيقاتها الخاصة:

• NEAR و Cosmos تطبق WebAssembly (WASM) - هذا يسمح بكتابة العقود الذكية بعدة لغات برمجة.

• Sui تستخدم MoveVM، المحسّنة للعقود بلغة Move، مع التركيز على التنفيذ المتوازي

• Solana تستخدم بيئة التنفيذ الخاصة بها (SVM)، التي تعالج المعاملات بشكل متوازي وتتعامل مع الأحمال الشبكية الشديدة.

كيف تعمل الآلة الافتراضية مع DApp و DeFi

في كل مرة يتم فيها التفاعل مع التطبيقات اللامركزية، تعمل VM في الخلفية:

على منصات DeFi - عندما تقوم بتبادل الرموز من خلال بروتوكولات مثل Uniswap، تتولى العقود الذكية في EVM معالجة المعاملة وتحديث الأرصدة.

عند إنشاء وتداول NFT - تقوم الآلة الافتراضية بتنفيذ الشيفرة التي تتتبع مالكي كل توكن؛ عند نقل NFT، يتم تحديث السجلات.

في حلول Layer 2 - تقوم VM المتخصصة ( مثل zkEVM) بمعالجة المعاملات باستخدام إثباتات عدم الإفشاء، مما يضمن القابلية للتوسع.

مزايا وعيوب VM

المزايا:

• المرونة والتحكم عند إطلاق بيئات مختلفة
• الأمان من خلال العزل
• الاستخدام الفعال لموارد الأجهزة

العيوب:

• انخفاض الأداء بسبب طبقة إضافية من التجريد
• صعوبة الإعداد والصيانة
• مشاكل التوافق - تتطلب العقود الذكية لـ Ethereum إعادة تصميم لـ Solana أو سلاسل الكتل الأخرى.
• المتطلبات أعلى للموارد الحاسوبية

القيمة العملية

فهم كيفية عمل الآلة الافتراضية يساعد في فهم بنية منصات الفينتك الحديثة بشكل أفضل. من إدارة خدمات السحابة إلى تشغيل التطبيقات اللامركزية - تلعب الآلات الافتراضية دورًا رئيسيًا في كل مكان.

حتى بدون معرفة تقنية عميقة، من المفيد أن نعرف أن معظم العمليات في blockchain تعمل بفضل الآلات الافتراضية التي توفر الموثوقية والتوافق في الشبكات الموزعة.