Віртуальні машини: від основ до практичного застосування

Що таке віртуальна машина і що вона робить?

Віртуальна машина — це програмне середовище, яке дозволяє запускати інші операційні системи без внесення змін до вашого пристрою. Якщо ви хочете використовувати Windows на MacBook або спробувати Linux, ви можете реалізувати це в ізольованому просторі за допомогою віртуальної машини. Ваша хост-система продовжує працювати у фоновому режимі, не впливаючи на основну роботу, тоді як віртуальна машина використовує ресурси пам'яті, обчислювальної потужності та зберігання, які потенційно доступні.

Гіпервізор: основа віртуальних машин

Віртуальні машини працюють через програмне забезпечення, яке називається гіпервізором. Гіпервізор виділяє фізичні апаратні ресурси (CPU, оперативну пам'ять, сховище), забезпечуючи можливість одночасного запуску до чотирьох VM. Існує два типи гіпервізорів:

1-ий тип: Встановлюється безпосередньо на серверному обладнанні, однак використовується в дата-центрах та хмарних платформах, що забезпечує продуктивність і ефективність.

2-й тип: Розміщується в операційній системі продукту і забезпечує наявність зловмисного програмного забезпечення під час розробки, тестування, випробувань.

Після запуску ВМ її можна використовувати як звичайний комп'ютер — можливе встановлення програмного забезпечення, перегляд Інтернету, створення додатків.

Чому потрібно використовувати віртуальні машини?

Тестування нових операційних систем без ризику азарту

Ваша базова комп'ютерна система може випробовувати різні операційні системи без внесення змін у виробництво. Цей метод виконується в нормальних умовах, як у ізольованому тестовому середовищі.

Ізоляція небезпечних програм

Якщо ви не хочете піддавати свій комп'ютер ризику через незрозумілі або надмірні файли, спробуйте їх на віртуальній машині. Навіть якщо шкідливий потік або системний збої стануться, ваш основний комп'ютер залишиться в безпеці.

Дотримання старого програмного забезпечення

Є програми, які працюють лише на Windows XP. Віртуальна машина може відтворити це середовище, і програми, які не можуть бути запущені на нових пристроях, продовжать впливати.

Виробництво та перевірка коду на різних платформах

Розробники отримують можливість перевірити, як код працює в різних операційних системах, а також протестувати розуміння застосунків у виробничих середовищах з чотирма ключовими умовами.

Запуск хмарних сервісів

Облачні платформи, такі як AWS, Azure, Google Cloud, були створені на основі віртуальних машин. При фондуванні хмарної бази даних, пристрої розташовуються в віддаленому дата-центрі, що дозволяє веб-сайту, програмам або базі даних бути надійними та успішно функціонувати.

Як віртуальні машини впливають на блокчейн?

Блокчейн-мережі зазвичай використовує віртуальні машини для створення тестового середовища. Блокчейн VM є механізмом, який запускає смарт-контракти та децентралізовані додатки (DApp).

Віртуальна машина Ethereum (EVM) дозволяє розробникам писати смарт-контракти мовами Solidity, Vyper та Yul та впроваджувати їх в Ethereum та інші мережі, які сумісні з EVM. Кожен вузол у мережі виконує ті ж самі правила та реалізує смарт-контракти з однаковою надійністю.

Різні блокчейни створили свої механізми консенсусу:

• NEAR та Cosmos використовують VM на основі WebAssembly (WASM), що дозволяє використовувати смарт-контракти, написані кількома мовами програмування.
• Sui використовує MoveVM, які генерують смарт-контракти, написані мовою Move.
• Solana означає обробку паралельних транзакцій через свою спеціальну віртуальну машину (SVM) та підтримку великого обсягу лінійної активності.

Використання віртуальних машин на практиці

Далі виконуються на фоні віртуальних машин, створених децентралізованими додатками:

• У вашій програмі, подібній до Uniswap, що використовує децентралізовані фінанси (DeFi), ваші транзакції будуть оброблятися смарт-контрактами, запущеними в EVM.
• NFT у вашій колекції, VM виконує код, що підтверджує власника кожного нижчого рівня, і оновлює його в разі продажу або обміну.
• 2-рівневі цінності під вашим контролем можуть виконувати транзакції, такі як спеціалізована VM, zkEVM, що означає, що смарт-контракти використовують переваги нульових знань.

Обмеження та виклики віртуальних машин

Продуктивність у виробництві

VM-додає додатковий рівень між апаратним забезпеченням та кодом, хоча це може уповільнити або забрати більше ресурсів у порівнянні з програмами, які виконуються безпосередньо на фізичному комп'ютері.

Складність розробки

Обслуговування VM (, однак установка та оновлення у хмарних і блокчейн-мережах ) потребують значного часу та спеціалізованих навичок. Це вимагає від розробників у цій галузі наявності відповідних знань та досвіду.

Пропозиція заохочення

Смарт-контракти зазвичай створюються для конкретного середовища VM. Смарт-контракти в Ethereum вимагають адаптації або модифікації для виконання в блокчейнах, які не є сумісними, таких як Solana. Це означає, що якщо розробники хочуть запустити один і той же додаток у чотирьох різних середовищах, час і зусилля, витрачені на адаптацію, можуть бути значними.

Висновок

Віртуальні машини виконують функції комп'ютерів у виробництві та блокчейн-системах. Вони дозволяють фоново запускати різні операційні системи, тестувати програмне забезпечення та використовувати один апарат для віртуалізації чотирьох систем. У блокчейні віртуальні машини забезпечують виконання смарт-контрактів та інтеграцію децентралізованих додатків. Хоча це значна віртуалізація в рамках виробництва, важливо знати, що віртуальні машини не повинні віртуалізуватися, щоб краще зрозуміти, що відбувається в інструментах та платформах DeFi.