Cos'è una macchina virtuale? Come funziona?

Stai leggendo questo articolo su un computer. Questo è un dato di fatto.

Che sia su un laptop, un desktop o un dispositivo mobile, visualizzare questo contenuto richiede l'uso di un sistema operativo connesso a un dispositivo elettronico. Ma cosa succederebbe se potessi eseguire più sistemi operativi su un singolo dispositivo?

Questo è esattamente ciò che il software di virtualizzazione dei server rende possibile.

Ti permette di creare macchine virtuali, che sono essenzialmente computer autonomi che possono eseguire i propri sistemi operativi e applicazioni. Questa funzionalità "stile inception" del computer offre diversi vantaggi, tra cui una maggiore efficienza e utilizzo delle risorse.

Le VM hanno tutte le capacità e le caratteristiche di un normale computer, come unità di elaborazione centrale, interfacce di rete, memoria e applicazioni. Mentre le immagini VM sono raggiunte su dispositivi endpoint, una volta che l'utente si connette ad essa, il software, le applicazioni e le configurazioni della VM non interferiscono con quelle del dispositivo su cui viene accesso.

Essenzialmente, quando installi una macchina virtuale, crei un computer all'interno di un computer.

Come funziona una macchina virtuale?

Le macchine virtuali sono possibili grazie alla virtualizzazione, che è il processo di esecuzione di una istanza virtuale di un desktop in un livello che è stato separato dall'hardware. Nel caso delle VM, la virtualizzazione delle risorse di quella macchina è realizzata da hypervisor, che creano, ospitano ed eseguono le VM.

Grazie alla virtualizzazione, le VM creano un ambiente virtuale per i suoi utenti. Le VM funzionano come processi in una finestra sul sistema operativo del tuo computer. All'interno di quegli ambienti, gli utenti possono eseguire applicazioni, memorizzare dati e condurre qualsiasi azione che chiunque farebbe su un vero computer.

Fondamentalmente, il sistema operativo della VM è ingannato nel credere che stia funzionando sull'hardware nativo del computer invece che tramite software, offrendo agli utenti la stessa esperienza esatta.

Quando si parla di VM, il sistema operativo sul tuo vero computer fisico è chiamato host, e i sistemi operativi che funzionano all'interno della tua macchina virtuale sono chiamati guest. I sistemi operativi guest sono memorizzati su un disco rigido virtuale, che è un file memorizzato sul disco rigido del tuo dispositivo.

Wow. È piuttosto confuso. Cerchiamo di scomporlo con un esempio per renderlo un po' più facile da capire.

Supponiamo che la tua azienda sia dotata di MacBook Pro. I tuoi MacBook Pro utilizzano il sistema operativo Catalina (macOS Catalina). Se volessi iniziare a utilizzare macchine virtuali sui MacBook Pro della tua azienda, installeresti un hypervisor del server utilizzando il software di virtualizzazione del server. Con questo in atto, puoi eseguire più macchine virtuali all'interno di quell'hypervisor. Ad esempio, potresti eseguire una VM con Windows 10 su quel MacBook Pro.

Tipi di macchine virtuali

Ci sono due tipi di VM: macchine virtuali di sistema e macchine virtuali di processo. Sebbene entrambe agiscano come emulazioni di un sistema informatico, servono a scopi diversi.

Macchina virtuale di sistema

Conosciute anche come VM di virtualizzazione completa, le macchine virtuali di sistema sono sostituti delle macchine reali e forniscono tutte le funzionalità di un vero sistema operativo. Con una VM di sistema, l'hypervisor accederà alle risorse della macchina sottostante, offrendo all'utente le stesse capacità offerte dal dispositivo host.

Macchina virtuale di processo

Una macchina virtuale di processo, nota anche come macchina virtuale applicativa, supporta un singolo processo alla volta. La VM viene creata quando quel processo inizia e distrutta quando termina.

Lo scopo di una VM di processo è eseguire un programma informatico in un ambiente indipendente dalla piattaforma, il che significa che può funzionare su una varietà di hardware o software.

A cosa serve una macchina virtuale?

Nell'esempio sopra, abbiamo scomposto i passaggi generali di come funziona una macchina virtuale. Lo scopo ultimo di una macchina virtuale è eseguire un sistema operativo non inizialmente previsto per il dispositivo in uso (ad esempio, Windows 10 su un MacBook Pro). Questo potrebbe sembrare un obiettivo strano, ma è uno dei motivi principali per cui le VM vengono utilizzate.

Molti fornitori di software di infrastruttura come servizio (IaaS) offrono macchine virtuali, inclusi cloud pubblici e calcolo ad alte prestazioni (HPC). Ecco ulteriori informazioni su questo e altri motivi per cui le persone decidono di utilizzare macchine virtuali.

Provare nuovi sistemi operativi

Cambiare il tuo sistema operativo è un grande passo. Se sei abituato a un certo sistema operativo e vuoi evitare una configurazione dual boot, le VM offrono un'ottima alternativa per coloro che cercano di cambiare senza molti rischi.

All'interno del tuo attuale sistema operativo, puoi installare un hypervisor per ospitare una VM, configurare un sistema operativo su quella VM e quindi eseguirlo come qualsiasi altro programma. Puoi provarlo e farti un'idea prima di decidere se adottarlo completamente.

Poiché le applicazioni e le configurazioni non interferiscono con quelle sul dispositivo endpoint, puoi testare il sistema operativo senza temere che influisca sul tuo computer. Se qualcosa va storto sul sistema operativo all'interno della tua VM, non influenzerà il tuo dispositivo.

Eseguire software incompatibile

Alcuni computer e sistemi operativi sono più compatibili con determinati software, e passare a un altro sistema operativo potrebbe farti pensare di non poter più utilizzare i programmi a cui sei abituato. Forse hai cambiato dispositivo e ti sei trovato a mancare il software specifico per il tuo vecchio sistema operativo, o amavi usare un programma obsoleto che non funziona più bene sul tuo computer. Bene, non devi dire addio completamente.

Le VM offrono un'ottima via per eseguire software incompatibile su qualsiasi dispositivo endpoint. Poiché hanno il loro hardware virtuale, puoi installare qualsiasi sistema operativo e, quindi, software compatibile. Indipendentemente dal sistema operativo del tuo dispositivo, finché utilizzi una VM, il software incompatibile non sarà più un problema.

Gestire il malware

Un vantaggio chiave delle VM è la loro capacità di funzionare completamente separate dal sistema principale su cui vengono accessate. Se qualcosa va storto sulla tua VM, i sistemi e la funzionalità del tuo dispositivo non vengono danneggiati.

Questo vantaggio torna utile quando si tenta di gestire il malware in modo sicuro. Supponiamo che tu stia cercando di scaricare un certo programma ma non sei sicuro al 100% se puoi fidarti del sito. O forse stai testando il software che hai implementato per proteggere la tua azienda dai virus. Puoi testare la legittimità di quel sito web e l'efficacia del tuo software antivirus su una VM senza che il dispositivo venga compromesso.

Sviluppare software per altre piattaforme

Un altro motivo per cui le persone usano le VM è testare applicazioni, siti web e software su varie piattaforme. Quando si sviluppa software per desktop e mobile, puoi utilizzare un emulatore, che è un pezzo di hardware o software che consente a un sistema informatico di agire come un altro, per testare entrambe le capacità contemporaneamente.

Utilizzare snapshot per il ripristino

Man mano che la tua organizzazione cresce e cambia, così farà il tuo stack tecnologico. Aggiungere, rimuovere e testare qualsiasi software o applicazione può portarti a perdere traccia di tutti i tuoi cambiamenti. Potresti persino arrivare a un punto in cui hai aggiunto o rimosso una funzione di troppo, e desideri poter tornare indietro nel tempo alla tua vecchia configurazione.

Con le VM, puoi fare proprio questo.

Le VM consentono agli utenti di scattare un'istantanea della loro configurazione attuale nel caso in cui desiderino tornarci in seguito. In questo modo, se qualcosa va storto quando si apportano modifiche alla loro configurazione, possono ripristinare l'istantanea e continuare a lavorare come se nulla fosse mai cambiato.

Clonare un sistema su un'altra macchina

Poiché i contenuti delle VM sono memorizzati virtualmente in un paio di file, possono essere facilmente caricati su un altro sistema informatico, consentendo loro di essere clonati. Essenzialmente, i file vengono copiati e quindi caricati su un altro computer a tua scelta. Finché utilizzi lo stesso hypervisor, puoi caricare una VM e tutti i suoi contenuti su un altro computer senza problemi.

VM multi-tenant vs. single-tenant

Le VM multi-tenant, simili a un complesso di appartamenti condiviso, consentono a più utenti di utilizzare risorse su un singolo server fisico. Questo approccio offre efficienza dei costi poiché gli utenti condividono l'infrastruttura sottostante. Tuttavia, proprio come nella vita condivisa, possono sorgere preoccupazioni sulla privacy dei dati e potenziali impatti sulle prestazioni da parte di altri utenti. Le organizzazioni con requisiti di sicurezza stringenti potrebbero trovare questo modello meno adatto.

D'altra parte, le VM single-tenant assomigliano all'affitto di una casa. Qui, abbiamo due opzioni principali: host dedicati e istanze dedicate. Gli host dedicati forniscono il massimo livello di controllo, come possedere il proprio terreno e costruire una casa su misura. Gli utenti hanno il controllo completo sull'ambiente hardware e software, consentendo estrema flessibilità e soddisfacendo esigenze specifiche di licenze software. Questo approccio offre massima trasparenza e supervisione per carichi di lavoro critici.

Vantaggi di una macchina virtuale

Se quei casi d'uso elencati sopra non offrono abbastanza motivi per iniziare a utilizzare una macchina virtuale nella tua organizzazione, ecco alcuni vantaggi aggiuntivi.

Utilizzo delle risorse e consolidamento dei server

Il motivo principale per cui le persone usano le VM è il consolidamento dei server, un metodo per utilizzare in modo efficiente le risorse di un server informatico per ridurre il numero totale di server o posizioni server. Molti sistemi operativi utilizzano solo una frazione delle loro risorse fisiche disponibili, ma con la virtualizzazione, puoi avere molti server virtuali diversi su ciascun server fisico.

Utilizzare le VM migliora l'utilizzo dell'hardware, eliminando la necessità di acquistare più dischi rigidi, rack server o altro hardware.

Recupero di emergenza

Le VM sono dotate di opzioni di recupero di emergenza che alcuni sistemi operativi non hanno. In caso di disastro naturale o umano, e un'organizzazione ha bisogno di riottenere l'accesso alla sua infrastruttura IT, la virtualizzazione offre un metodo di recupero.

Poiché le VM non sono influenzate dai disastri, le organizzazioni possono usarle per eseguire il backup dei loro dati o clonare il loro ambiente informatico, consentendo loro di recuperare rapidamente.

Isolamento

Gli utenti sono anche attratti dalle VM che funzionano completamente separate dalla macchina a cui accedono. A causa del loro isolamento dal resto del sistema, qualunque cosa esegua una VM non interferirà con il sistema operativo dell'host. L'isolamento delle macchine virtuali previene malware, crash e altri attacchi informatici su una VM dal danneggiare le altre, migliorando così la sicurezza complessiva.

Svantaggi di una macchina virtuale

Sebbene le macchine virtuali offrano molti vantaggi agli utenti, tra cui capacità di test e recupero di emergenza, ci sono anche alcuni svantaggi che i nuovi utenti devono considerare prima di fare l'investimento.

Prestazioni instabili

Esagerare e aspettarsi troppo dalla tua macchina virtuale può causare prestazioni instabili, specialmente se stai eseguendo più di una VM sullo stesso computer fisico.

Poiché le macchine virtuali sono essenzialmente solo versioni virtuali dei computer, lottano anche con le stesse limitazioni. Cose come la larghezza di banda e le capacità di rete non sono infinite, e gli utenti sentiranno la lotta di raggiungere la capacità massima che la loro VM può gestire, proprio come farebbero con un normale computer.

Meno efficiente

Sebbene le macchine virtuali offrano tutte le capacità di un normale computer, sono ancora solo una funzione di quel computer e richiedono una quantità decente di energia. Poiché la macchina fisica su cui viene eseguita la VM dovrà supportare se stessa, le VM tendono a funzionare più lentamente e meno efficientemente dei computer normali.

Non perdere la magia

Sebbene il sistema operativo del tuo computer abbia molti strumenti software e applicazioni per aiutarti a rimanere produttivo, potrebbero esserci ancora alcune capacità che sono fuori portata. Con una macchina virtuale, puoi eseguire la funzionalità di due computer contemporaneamente. Parliamo di produttività!

Leggi di più su alcuni dei migliori software per macchine virtuali e scegli quello più adatto alla tua azienda.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato nel 2020. È stato aggiornato con nuove informazioni.