Máy ảo: công nghệ thay đổi hạ tầng máy tính

Giới thiệu: tại sao VM trở nên không thể thay thế?

Bạn đã bao giờ nghĩ đến việc làm thế nào để chạy các hệ điều hành khác nhau trên một thiết bị chưa? Hay làm thế nào các mạng phi tập trung duy trì hàng chục ngàn nút chạy cùng một mã? Câu trả lời là máy ảo (VM) – công nghệ tạo ra các môi trường tính toán cách ly, không phụ thuộc vào phần cứng cơ sở. Ngày nay, VM từ thử nghiệm máy tính đến hệ sinh thái blockchain là công nghệ cơ bản.

VM thực sự là gì?

Máy ảo - giống như một máy tính mà bạn có thể thiết lập chỉ với vài cú nhấp chuột mà không cần thiết bị vật lý bổ sung. Nếu bạn muốn chạy Windows trên máy tính MacBook hoặc hệ điều hành Linux mà không thay đổi hệ điều hành chính, VM cho phép bạn làm điều đó. Máy tính được gọi là máy ảo chính tạo ra một môi trường cô lập, nơi có thể chạy một hệ điều hành, tệp và chương trình riêng biệt, nhưng tất cả chúng đều hoạt động trong bộ nhớ của thiết bị hiện tại của bạn.

Hệ thống chính thực hiện độ khó ở hậu trường, VM cung cấp bộ nhớ RAM, sức mạnh xử lý CPU và lưu trữ của mình. Điều này đặc biệt có lợi nếu cần phần mềm làm việc chỉ có sẵn trên hệ thống khác.

Cách VM hoạt động từ bên trong: trình ảo hóa và phân bổ tài nguyên

Tất cả phép thuật VM diễn ra thông qua hypervisor - phần mềm quản lý các tài nguyên vật lý của máy tính của bạn và phân phối chúng để nhiều VM có thể sử dụng cùng một lúc. Có hai mô hình hypervisor chính:

Hypervisor loại 1 (trên phần cứng bare metal) – được cài đặt trực tiếp trên phần cứng mà không mong đợi bất kỳ hệ điều hành nào khác. Những hypervisor này là tiêu chuẩn trong hạ tầng đám mây và trung tâm dữ liệu, do đó chúng được tối ưu hóa cho hiệu suất và hiệu quả năng lượng.

Bộ điều khiển loại 2 (được lưu trữ) – hoạt động như phần mềm tiêu chuẩn trên hệ điều hành chính. Chúng giống nhau trong việc phát triển và thử nghiệm, cho phép các nhà phát triển và kiểm thử viên dễ dàng thử nghiệm bằng cách sử dụng các công cụ quen thuộc.

Khi đã thiết lập VM, bạn có thể chạy nó như một máy tính thực sự: cài đặt ứng dụng, lướt web, viết mã và thực hiện gần như mọi thứ.

Các kịch bản sử dụng VM thực tiễn

Kiểm tra hệ điều hành và khả năng tương thích

VM cung cấp một không gian an toàn để thử nghiệm các hệ điều hành mới mà không làm mất đi bất kỳ phần cứng nào trên máy tính. Nó giống như một phòng thí nghiệm thử nghiệm, nơi bạn có thể thực hiện các thí nghiệm mà không có rủi ro.

An toàn qua cách ly

Nếu bạn mở įtariamą failą arba nepažįstamą programą chạy trong VM, bạn đã bảo vệ hệ thống chính của mình. Phần mềm độc hại hoặc sự cố hệ thống trong VM sẽ không ảnh hưởng đến máy tính thực của bạn.

Các chương trình lỗi thời và không thể truy cập

Một số gói phần mềm chỉ hoạt động trên các hệ thống cũ hơn, chẳng hạn như Windows XP. VM có thể khôi phục môi trường đó, cho phép bạn sử dụng phần mềm mà hiện tại không còn được hỗ trợ.

Năng suất của nhà phát triển: mã trên các nền tảng khác nhau

Các nhà phát triển có thể nhanh chóng kiểm tra mã trên nhiều hệ điều hành bằng cách sử dụng VM. Điều này giảm thiểu thời gian cần thiết để kiểm tra hoạt động của ứng dụng mới trên các hệ thống khác nhau.

Cơ sở hạ tầng đám mây và quy mô

AWS, Azure và Google Cloud được xây dựng trên các máy ảo. Khi bạn khởi động một phiên bản đám mây, bạn thực sự đang khởi động một VM tại một trung tâm dữ liệu từ xa, được chuẩn bị để lưu trữ các trang web, ứng dụng hoặc cơ sở dữ liệu.

Cuộc cách mạng VM trong chuỗi khối: chi tiết thấp

Mặc dù VM truyền thống là các hộp cát cô lập, VM blockchain hoạt động như một globus, thực hiện các hợp đồng thông minh trong một mạng lưới phi tập trung. EVM (Ethereum ảo máy ) cho phép các nhà phát triển viết các hợp đồng thông minh bằng ngôn ngữ Solidity, Vyper và Yul, và sau đó triển khai chúng trên Ethereum và các mạng tương thích EVM khác.

EVM đảm bảo rằng mỗi nút trong mạng, làm việc với các hợp đồng thông minh, tuân theo cùng một quy tắc. Điều này đảm bảo việc thực thi mã và kết quả đồng nhất trên tất cả các nút trong mạng.

Các mạng blockchain khác nhau sử dụng các loại VM khác nhau tùy thuộc vào ưu tiên thiết kế của chúng:

• NEAR và Cosmos sử dụng VM được xây dựng trên nền tảng WebAssembly (WASM), hỗ trợ hợp đồng thông minh bằng nhiều ngôn ngữ lập trình, do đó rất linh hoạt.
• Sui sử dụng MoveVM, được viết bằng ngôn ngữ Move, nhằm đạt được hiệu quả và an toàn.
• Solana sử dụng môi trường thực thi tùy chỉnh (SVM), được tối ưu hóa cho xử lý song song và để xử lý khối lượng hoạt động mạng lớn.

Cách hoạt động của VM trong quá trình sử dụng DApp hàng ngày

Mặc dù bạn có thể không nhận thấy, VM hoạt động trong nền mỗi khi bạn tương tác với một ứng dụng phi tập trung:

• Các giao dịch DeFi (Uniswap và tương tự ): các giao dịch hoán đổi token của bạn được quản lý bởi các hợp đồng thông minh hoạt động trong EVM. VM tính toán giá, kiểm tra số dư và cập nhật trạng thái xử lý.

• NFT hoạt động: VM thực thi mã theo dõi quyền sở hữu và chuyển nhượng NFT. Khi mua hoặc chuyển nhượng NFT, VM cập nhật sổ cái để duy trì lịch sử quyền sở hữu chính xác.

• Giải pháp cấp 2 (Layer 2 hoặc zkEVM): các VM chuyên dụng như zkEVM thực hiện hợp đồng thông minh trong môi trường rollup, sử dụng chứng minh không kiến thức (ZKP), từ đó tăng tốc độ giao dịch và giảm phí.

Hạn chế VM và tác động thực tế của chúng

Giá hiệu suất

VM thêm một lớp bổ sung giữa phần cứng vật lý và mã. Điều này có nghĩa là giảm bớt công việc và tiêu tốn nhiều tài nguyên tính toán hơn so với một chương trình được thực thi trực tiếp trên máy tính vật lý.

Độ khó trong khai thác

Giám sát VM, đặc biệt trong cơ sở hạ tầng đám mây hoặc trong các mạng chuỗi khối, đòi hỏi nỗ lực lớn và các công cụ chuyên dụng. Cập nhật, tấn công bảo mật và điều chỉnh thông số hệ thống đòi hỏi thời gian và kiến thức.

Giới hạn tương thích

Hợp đồng thông minh được viết cho một môi trường VM thường không thể hoạt động trực tiếp trong môi trường khác. Mã được viết trên Ethereum cần được viết lại cho Solana. Điều này có nghĩa là cần thêm công sức của các nhà phát triển và đầu tư thời gian cho việc triển khai đa nền tảng.

Kết luận

Máy ảo là công nghệ cơ bản tạo ra cơ hội cả trong thế giới máy tính truyền thống lẫn trong hạ tầng chuỗi khối. VM cho phép nhiều hệ điều hành và ứng dụng hoạt động trên cùng một thiết bị, an toàn thử nghiệm phần mềm chưa biết và chạy mã cũ không còn khả dụng.

Trong thế giới của blockchain, VM là bộ não mang lại sức sống cho các hợp đồng thông minh và cho phép các ứng dụng phi tập trung hoạt động một cách an toàn và nhất quán. Ngay cả khi bạn không phải là một chuyên gia công nghệ, việc hiểu cách mà VM hoạt động sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức sâu sắc hơn về hạ tầng đang tạo ra thị trường phi tập trung ngày nay.