Máquina virtual: tecnologia que está a mudar a infraestrutura computacional

Introdução: por que o VM se tornou indispensável?

Alguma vez pensou em como é possível executar diferentes sistemas operativos num único dispositivo? Ou como redes descentralizadas mantêm dezenas de milhares de nós a executar o mesmo código? A resposta é a máquina virtual (VM) – uma tecnologia que cria ambientes de computação isolados, independentemente do hardware subjacente. Hoje em dia, a VM é uma tecnologia fundamental, desde testes de computador até ao ecossistema de blockchains.

O que é realmente VM?

A máquina virtual é como um computador que você pode configurar com alguns cliques, sem usar hardware físico adicional. Se você quiser executar o Windows em um MacBook ou em um sistema Linux, sem alterar o sistema operacional principal, a VM permite fazer isso. O computador chamado de VM principal cria um ambiente isolado onde pode operar um sistema operacional, arquivos e programas separados, mas todos funcionam na memória do seu dispositivo existente.

O sistema principal realiza a dificuldade em segundo plano, fornecendo a sua memória RAM, poder de processamento CPU e armazenamento. Isso é especialmente útil se você precisar de software de trabalho que esteja disponível apenas em outro sistema.

Como funciona a VM por dentro: hipervisor e alocação de recursos

Toda a magia da VM acontece através do hipervisor – um software que utiliza os recursos físicos do seu computador e os distribui de forma que várias VMs possam utilizá-los ao mesmo tempo. Existem dois modelos principais de hipervisores:

Hipervisores de tipo 1 (bare metal) – são instalados diretamente no hardware, sem esperar por qualquer outro sistema operativo. Estes hipervisores são padrão em infraestruturas de nuvem e centros de dados, por isso são otimizados para desempenho e eficiência energética.

Hipervisores de tipo 2 ( hospedados ) – funcionam como software padrão no sistema operativo principal. Eles são idênticos para desenvolvimento e teste, permitindo que desenvolvedores e testadores experimentem facilmente usando ferramentas conhecidas.

Depois de configurar a VM, você pode executá-la como um computador real: instalar programas, navegar na internet, criar código e fazer quase qualquer coisa.

Cenários práticos de uso de VM

Teste de sistemas operacionais e compatibilidade

A VM fornece um espaço seguro para testar novos sistemas operacionais sem retirar nada do computador principal. É como um laboratório de testes onde você pode experimentar sem riscos.

Segurança por isolamento

Se abrir um ficheiro suspeito ou um programa desconhecido, ao executá-lo na VM, protegeu o seu sistema principal. O malware ou a falha do sistema dentro da VM não afetará o seu computador real.

Programas antigos e inacessíveis

Alguns pacotes de software funcionam apenas em sistemas mais antigos, como o Windows XP. A VM pode restaurar esse ambiente, permitindo que você utilize software que atualmente não é mais suportado.

Produtividade dos criadores: código em diferentes plataformas

Os criadores podem testar rapidamente o código em vários sistemas operacionais usando VM. Isso reduz o tempo necessário para verificar o funcionamento de um novo aplicativo em diferentes sistemas.

Infraestrutura e escala de nuvem

AWS, Azure e Google Cloud são construídas com máquinas virtuais. Ao lançar uma instância na nuvem, você está realmente lançando uma VM em um data center remoto, preparado para hospedar sites, aplicações ou bases de dados.

Revolução VM em cadeias de blocos: detalhes baixos

Embora as VMs tradicionais sejam caixas de areia isoladas, as VMs de blockchain funcionam como um globo que executa contratos inteligentes em uma rede descentralizada. A EVM (máquina virtual Ethereum) permite que os desenvolvedores escrevam contratos inteligentes nas linguagens Solidity, Vyper e Yul, e depois os implantem na Ethereum e em outras redes compatíveis com EVM.

EVM garante que cada nó da rede que trabalha com contratos inteligentes segue as mesmas regras. Isso assegura a execução uniforme do código e resultados em todos os nós da rede.

Diferentes redes de blockchain utilizam diferentes tipos de VM, dependendo das suas prioridades de design:

• NEAR e Cosmos utilizam VMs baseados em WebAssembly (WASM), que suportam contratos inteligentes em várias linguagens de programação, tornando-os flexíveis.
• Sui utiliza o MoveVM, escrito na linguagem Move, visando eficiência e segurança.
• Solana utiliza um ambiente de execução personalizado (SVM), otimizado para processamento paralelo e para lidar com um grande volume de atividade na rede.

Funcionamento do VM durante o uso diário da DApp

Embora você possa não perceber, o VM funciona nos bastidores toda vez que você interage com um aplicativo descentralizado:

• Operações DeFi (Uniswap e semelhantes): as suas operações de troca de tokens são geridas por contratos inteligentes que operam dentro da EVM. A VM calcula os preços, verifica os saldos e atualiza o estado de processamento.

• Operações NFT: O VM executa um código que rastreia a propriedade e as transferências de NFTs. Ao comprar ou transferir um NFT, o VM atualiza o registro para manter um histórico de propriedade preciso.

• Soluções de nível 2 (Layer 2 ou zkEVM): VMs especializadas, como zkEVM, executam contratos inteligentes em um ambiente de rollup, utilizando provas de conhecimento nulo (ZKP), acelerando assim as operações e reduzindo as taxas.

Restrições de VM e seus efeitos reais

Preço de rendimento

VM adiciona uma camada adicional entre o hardware físico e o código. Isso significa menos trabalho e mais recursos computacionais consumidos, em comparação com um programa executado diretamente em um computador físico.

Complexidade na exploração

A supervisão de VM, especialmente em infraestrutura de nuvem ou redes de blockchain, requer grandes esforços e ferramentas especializadas. Atualizações, ataques de segurança e ajuste de parâmetros do sistema exigem tempo e conhecimento.

Limites de compatibilidade

Os contratos inteligentes escritos para um ambiente de VM muitas vezes não podem operar diretamente em outro. O código escrito neste Ethereum precisa ser reescrito neste Solana. Isso significa trabalho adicional para os desenvolvedores e um investimento de tempo para a implementação multiplataforma.

Pensamento final

A máquina virtual é uma tecnologia fundamental que cria oportunidades tanto no mundo dos computadores tradicionais quanto na infraestrutura de blockchain. A MV permite que vários sistemas operacionais e programas funcionem no mesmo dispositivo, testando com segurança software desconhecido e executando código antigo e inacessível.

No mundo das cadeias de blocos, a VM é o cérebro que dá vida aos contratos inteligentes e permite que aplicativos descentralizados funcionem de forma segura e consistente. Mesmo que você não seja um especialista em tecnologia, entender como a VM funciona dará a você um conhecimento mais profundo sobre a infraestrutura que cria o mercado descentralizado de hoje.