Máy ảo (Virtual Machine) là công cụ hoàn hảo dành cho các lập trình viên và nhà phát triển phần mềm thử nghiệm tính năng hay sản phẩm mới. Tuy nhiên không chỉ dừng lại ở đó, người dùng cá nhân cũng có thể khai thác được rất nhiều tiện ích khác khi thiết lập máy ảo. Đặc biệt với những người mới sử dụng phần mềm máy ảo thì Pho Tue Software Solutions sẽ bổ sung những thông tin quan trọng đến bạn đọc

Máy ảo (Virtual Machine) là gì?

Máy ảo - Virtual Machine là một chương trình giả lập một hệ thống máy tính, được chạy trên hệ điều hành chủ và hoạt động như một máy tính thật.

Một máy ảo cung cấp phần cứng ảo (bao gồm CPU, RAM, ổ đĩa cứng) để chạy hệ điều hành và các phần mềm riêng trên đó. Các phần cứng ảo này được ánh xạ tới phần cứng thực trên máy tính vật lý, ví dụ như là ổ đĩa cứng ảo được lưu trong một file đặt trên ổ đĩa cứng thực. Máy ảo chạy sẽ chia sẻ tài nguyên phần cứng với máy thực, do đó khi thiết lập máy ảo cần tinh chỉnh phần cứng ảo không nên vượt quá khả năng xử lý của máy tính thực.

Chương trình giả lập hệ thống máy tính

Trên một máy tính thực, có thể thiết lập nhiều máy ảo khác nhau. Khi khởi động, bạn có thể lựa chọn máy ảo muốn khởi động, hệ điều hành của máy ảo sẽ bắt đầu chạy như một cửa sổ trên hệ điều hành của máy chủ hoặc có thể chạy chế độ toàn màn hình.

Lý do nên sử dụng máy ảo ?

Hợp nhất máy chủ (Server Consolidation) là lý do chính để sử dụng máy ảo. Bạn hoàn toàn có thể sử dụng nhiều máy chủ ảo trên một máy chủ vật lý nhờ vào việc ảo hóa. Hầu hết khi triển khai hệ điều hành ảo và các ứng dụng chỉ sử dụng một phần nhỏ tài nguyên vật lý có sẵn. 

Nhờ đó, bạn hoàn toàn không cần phải bổ sung thêm các tài nguyên vật lý như ổ cứng, ram... đồng thời cũng giảm nhu cầu sử dụng điện năng, khoảng trống và làm mát trong trung tâm dữ liệu. 

Các tài nguyên, hệ điều hành, ứng dụng trong máy ảo hoàn toàn tách biệt với còn lại của hệ thống. Do đó, khi chạy máy ảo không ảnh hưởng tới những ứng dụng hay phần cứng khác trên máy chủ. 

Lợi ích khi dùng máy ảo ( Virtual Machine )

Do sự tiện dụng và cả tính linh hoạt, máy ảo cung cấp nhiều lợi ích để giúp người dùng dễ dàng tùy biến như:

• Tiết kiệm chi phí: Rõ ràng, bạn không cần phải mua thêm các tài nguyên vật lý mà vẫn có thể sử dụng môi trường ảo và thực hiện các chức năng trên đó, giống như một máy tính ảo vậy. Ngoài ra, giảm nhu cầu duy trì nhiều máy chủ, tiết kiệm chi phí bảo trì và lượng điện sử dụng. 
• Phản hồi nhanh chóng: Thay đổi liên tục một máy ảo vô cùng dễ dàng, nhanh chóng và tiện lợi hơn rất nhiều so với việc cung cấp một môi trường mới cho các nhà phát triển. Ảo hóa giúp chạy các kịch bản thử nghiệm một cách trơn tru và nhanh hơn rất nhiều. 
• Giảm thời gian ngừng hoạt động: Tính tiện dụng của máy chủ ảo - Virtual Machine cũng nhờ việc di chuyển từ hypervisor này sang hypervisor khác nằm trên một máy khác dễ dàng. Hoàn toàn chủ động trong việc sao lưu nếu máy chủ gặp vấn đề. 
• Khả năng mở rộng: Máy ảo hoàn toàn có thể mở rộng ứng dụng bằng cách thêm nhiều máy chủ vật lý hoặc ảo áo để phân chia công việc trên nhiều máy ảo. Nhờ đó, giúp tăng tính khả dụng và hiệu suất lên cao hơn khi làm việc. 
• Bảo mật hoàn hảo: Nhớ tính khả dụng của máy ảo mà khi bạn làm việc với hệ điều hành khách, bạn dễ dàng sử dụng các ứng dụng trên đó mà không lo gặp các vấn đề bảo mật và bảo vệ hệ điều hành máy chủ của mình. Hơn nữa. Máy ảo cũng thường được sử dụng để nghiên cứu virus máy tính một cách an toàn, tách biệt virus để tránh rủi ro cho máy tính chủ. 

Cách hoạt động của máy ảo

Công nghệ ảo hóa giúp người dùng chia sẻ một hệ thống với nhiều môi trường ảo. Một phần mềm giám sát máy ảo (Hypervisor) quản lý phần cứng và tách chúng ra khỏi môi trường ảo. Chúng sẽ được sử dụng khi cần khởi chạy một ứng dụng máy ảo cần thiết. 

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

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

Các loại giám sát máy ảo

Loại 1:

Hypervisor ở dạng native hay còn gọi là bare-metal, chạy trực tiếp ở trên phần cứng. Nó khởi động trước cả hệ điều hành và tương tác thẳng với kernel. Nó nằm ở giữa phần cứng và một hoặc nhiều hệ điều hành khách. Nhờ đó đem lại hiệu suất cao nhất bởi nó không cần phải sử dụng chung tài nguyên với hệ điều hành chính. 

Những Hypervisor dạng native thường là: VMware ESXi, Microsofft Hyper-V và Apple Boot Camp.

Loại 2: 

Hypervisor ở dạng hosted được cài trực tiếp trên máy tính chủ, trong đó có sẵn một hệ điều hành được cài đặt. Tài nguyên VM được yêu cầu dựa trên hệ điều hành host, sau đó được thực thi dựa trên phần cứng. 

Những Hypervisor dạng hosted thường là: VMware Workstation và Orcale VirtualBox.

Khi nào cần dùng máy ảo (Virtual Machine)

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.

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. 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.

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.

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.

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).

Trải nghiệm các phần mềm ảo hóa

Phần mềm ảo hoá đã trở thành một phần quan trọng đối với không ít doanh nghiệp và đặc biệt là trong lĩnh vực điện toán đám mây. Dưới đây là một số phần mềm ảo hoá phổ biến được ứng dụng nhiều nhất hiện nay:

Virtual Box

Virtual Box là một ứng dụng mã nguồn mở hỗ trợ cả 3 nền tảng Windows, macOS và Linux. Virtual Box không có phiên bản thương mại nên bạn có thể sử dụng một phần mềm ảo hóa có đầy đủ các tính năng mà còn hoàn toàn miễn phí.

Máy chủ ảo trên phần mềm ảo hóa VirtualBox

VirtualBox được tạo bởi Oracle và được coi là một trong những phần mềm ảo hóa tốt nhất hiện có. VirtualBox có thể chạy trên hệ điều hành máy chủ dưới dạng một ứng dụng và tạo ra các máy ảo thông qua ứng dụng này. VirtualBox tạo snapshot để lưu trạng thái máy chủ ảo hiện tại, do đó có thể hoàn nguyên nếu cần. Bên cạnh đó, phần mềm cũng hỗ trợ di chuyển các máy ảo, các công cụ tối ưu hóa hiệu suất và GUI truy cập từ xa. Để tải và cài đặt phần mềm máy chủ ảo Virtual Box có thể truy cập tại đây.

VMware Workstation

Đây là chương trình máy ảo hóa nổi tiếng cho Windows và Linux. VMware Player là phiên bản miễn phí, bên cạnh một phiên bản thương mại khác nên bạn không thể sử dụng đầy đủ các tính năng như VirtualBox.

Giao diện VMware Workstatio

Tương tự như VirtualBox, VMware được sử dụng như một ứng dụng. VMware Workstation được tạo để khởi chạy cho các máy Windows và Linux, nhưng với bản Mac có VMware Fusion thay thế. VMware Workstation được đánh giá có GUI chất lượng cao, trực quan và dễ sử dụng. Bạn có thể tải VMware Workstation tại đây.

VMware Player

Là một phiên bản miễn phí giống với VMware Workstation và được sử dụng trên cả Windows và Linux. Bạn sẽ không nhận được đầy đủ tính năng nâng cao như phiên bản thương mại của VMware Workstation. Tuy nhiên, cả VMware Player và VirtualBox đều những máy ảo đáng sử dụng với những tính năng cơ bản cho phép bạn tạo và chạy máy ảo miễn phí.

QEMU

QEMU (viết tắt của Quick Emulator) là phần mềm ảo hóa mã nguồn mở có thể giả lập CPU và phần cứng. Nói cách khác, bạn có thể sử dụng QEMU để chạy các hệ điều hành và ứng dụng không tương thích với nền tảng phần cứng hệ điều hành chủ của bạn. Vì vậy, về cơ bản, ảo hóa phần cứng có thể nâng cao hiệu suất máy ảo của bạn. Ví dụ: nếu bạn có một máy tính Linux x86, QEMU có thể giúp bạn chạy thành công phần mềm ARM (phần mềm này không tương thích với phần cứng x86 của bạn). Vì QEMU mô phỏng một hệ thống đầy đủ, bạn có thể sử dụng nó để chạy các hệ điều hành khác nhau mà không cần phải khởi động lại máy tính của mình.

Boot Camp

Boot Camp là phần mềm của Apple cho phép máy Mac chạy hệ điều hành Windows. Boot Camp yêu cầu bạn chọn giữa Mac hoặc Windows tại thời điểm khởi động. Boot Camp tạo phân vùng Mac và Windows riêng biệt trên ổ đĩa cứng để tạo môi trường khởi động kép. Bạn có thể sử dụng content của phân vùng Boot Camp cùng lúc khi bạn đang chạy hệ điều hành Mac. Để làm như vậy, bạn sử dụng Fusion để cấp nguồn cho phân vùng Boot Camp như một máy ảo. Khi bạn sử dụng phân vùng Windows Boot Camp làm máy ảo Fusion , bạn có thể thực hiện các tác vụ sau:

• Sử dụng máy ảo Boot Camp và máy Mac của bạn mà không cần khởi động lại và chuyển đổi giữa chúng.
• Chia sẻ tệp giữa máy ảo Boot Camp và máy Mac của bạn, thông qua các thư mục chia sẻ, kéo file hoặc copy & paste văn bản.