Virtual Machine là gì? Trong thời đại công nghệ số phát triển, bạn đã bao giờ tò mò về việc chạy nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tính? Hay thử nghiệm một phần mềm mới mà không sợ ảnh hưởng đến hệ thống hiện tại? Tất cả những điều này đều có thể trở thành hiện thực nhờ vào công nghệ máy ảo (Virtual Machine). Vậy máy ảo Virtual Machine là gì và nó hoạt động như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này nhé.

1. Virtual Machine là gì?

Máy ảo (Virtual Machine) là một phần mềm mô phỏng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh, hoạt động độc lập bên trong một máy tính vật lý. Mỗi máy ảo có hệ điều hành riêng, các ứng dụng riêng, và hoạt động như một máy tính độc lập, mặc dù nó đang chia sẻ tài nguyên phần cứng của máy tính vật lý.

virtual machine la gi — Virtual Machine là gì?

2. Nguyên lý hoạt động của Máy ảo (Virtual Machine)

Máy ảo hoạt động dựa trên một lớp phần mềm trung gian gọi là hypervisor. Hypervisor đóng vai trò như một người quản lý tài nguyên, chia nhỏ tài nguyên phần cứng của máy chủ vật lý (CPU, RAM, ổ cứng,…) thành các phần nhỏ hơn và phân bổ cho từng máy ảo. Mỗi máy ảo sẽ nhận được một phần tài nguyên được phân bổ và hoạt động như một máy tính độc lập.

Bạn có thể hình dung hypervisor như một người quản lý căn hộ, chia căn hộ thành nhiều phòng cho thuê (các máy ảo). Mỗi phòng sẽ có các thiết bị và tiện nghi riêng (tài nguyên của máy ảo), nhưng tất cả đều chia sẻ các nguồn cung cấp chung của tòa nhà (tài nguyên của máy chủ vật lý).

Xem thêm: Ảo hóa là gì? | Tổng hợp các công nghệ ảo hóa phổ biến

3. Thành phần của Virtual Machine

3.1. Hypervisor

Phân bổ tài nguyên, quản lý các máy ảo, cách ly, bảo mật

Phân loại:

Type 1 (Bare-metal Hypervisor): Chạy trực tiếp trên phần cứng máy chủ, không cần một hệ điều hành chủ khác. Ví dụ: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V.
Type 2 (Hosted Hypervisor): Chạy trên một hệ điều hành chủ như một ứng dụng thông thường. Ví dụ: VirtualBox, VMware Workstation.

3.2. Guest OS (Hệ điều hành khách)

Cung cấp một môi trường để chạy các ứng dụng và dịch vụ.

Đặc điểm:

Độc lập: Mỗi máy ảo có một hệ điều hành khách riêng, hoạt động độc lập với các máy ảo khác và với hệ điều hành chủ của máy chủ.
Đa dạng: Bạn có thể cài đặt bất kỳ hệ điều hành nào mà phần cứng ảo của máy ảo hỗ trợ, từ Windows, Linux, macOS đến các hệ điều hành chuyên dụng khác.

3.3. Virtual Hardware (Phần cứng ảo)

Cung cấp các tài nguyên phần cứng cần thiết cho hệ điều hành khách hoạt động.

Các loại phần cứng ảo:

CPU ảo: Mỗi máy ảo được cấp một hoặc nhiều CPU ảo để thực thi các tác vụ.
RAM ảo: Một phần của RAM vật lý được phân bổ cho mỗi máy ảo.
Ổ cứng ảo: Được tạo ra từ một phần của ổ cứng vật lý, cung cấp không gian lưu trữ cho máy ảo.
Các thiết bị ảo khác: Card mạng, card âm thanh, thiết bị lưu trữ,…

4. Khi nào nên sử dụng Virtual Machine

Virtual Machine đã đem đến rất nhiều lợi ích cho người dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và với nhiều người chưa có kinh nghiệm, hẳn sẽ vô cùng thắc mắc về thời điểm sử dụng Virtual Machine hợp lý. Vậy, ngoài việc tìm hiểu về Virtual Machine là gì, bạn cũng nên xem qua những trường hợp cụ thể cân nhắc sử dụng Virtual Machine:

4.1. Trải nghiệm hệ điều hành mới

Khám phá hệ điều hành mới: Bạn có thể dùng khi muốn thử nghiệm một hệ điều hành mới (như Linux, Windows) mà không muốn cài đặt trực tiếp lên máy tính chính để tránh ảnh hưởng đến hệ thống hiện tại.
So sánh các hệ điều hành: Muốn so sánh hiệu năng, tính năng giữa các hệ điều hành khác nhau.

4.2. Thiết lập phần mềm cũ

Chạy phần mềm không tương thích: Có những phần mềm cũ không tương thích với hệ điều hành mới hoặc yêu cầu cấu hình phần cứng cụ thể. Máy ảo giúp bạn tạo một môi trường ảo để chạy các phần mềm này.
Bảo tồn phần mềm: Giữ cho các phần mềm cũ hoạt động ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi các cập nhật hệ thống mới.

4.3. Phát triển phần mềm

Môi trường phát triển cách ly: Tạo các môi trường phát triển riêng biệt cho từng dự án, tránh xung đột giữa các phiên bản phần mềm và thư viện.
Kiểm thử phần mềm: Kiểm tra phần mềm trên nhiều nền tảng và cấu hình khác nhau.
Môi trường sandbox: Tạo một môi trường an toàn để thử nghiệm các phần mềm mới hoặc có khả năng gây hại.

4.4. Xử lý phần mềm độc hại

Nghiên cứu malware: Phân tích hành vi của phần mềm độc hại trong một môi trường cách ly.
Kiểm tra phần mềm không rõ nguồn gốc: Chạy các phần mềm không đáng tin cậy trong máy ảo để hạn chế rủi ro lây nhiễm cho hệ thống chính.

4.5. Sao chép hệ thống

Sao lưu hệ thống: Tạo bản sao lưu đầy đủ của hệ thống để phục hồi khi cần thiết.
Di chuyển hệ thống: Chuyển hệ thống từ máy này sang máy khác một cách dễ dàng.
Khôi phục hệ thống: Khôi phục hệ thống về trạng thái trước đó khi gặp sự cố.

Xem thêm: VMware là gì? | Hướng dẫn cài đặt phần mềm VMware

5. Lợi ích khi sử dụng máy ảo (Virtual Machine)

Trên thực tế, việc sử dụng Virtual Machine được đánh giá là khá phổ biến đối với doanh nghiệp bởi nó đã đem đến rất nhiều ưu điểm đáng kể trong quá trình vận hành:

5.1. Tối ưu hóa chi phí cho doanh nghiệp

Virtual Machine giúp doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể chi phí thông qua việc chạy nhiều máy ảo trên một máy chủ vật lý, từ đó giúp doanh nghiệp có thể tận dụng tối đa tài nguyên phần cứng, giảm thiểu việc mua sắm thêm máy chủ mới. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu mà còn giảm chi phí vận hành như điện năng, làm mát và bảo trì.

Ngoài ra, việc mở rộng quy mô hệ thống cũng trở nên dễ dàng hơn khi chỉ cần tạo thêm các máy ảo mà không cần đầu tư thêm phần cứng.

5.2. Có thể hoạt động trên nhiều môi trường

Virtual Machine mang đến sự linh hoạt cao trong việc quản lý và vận hành hệ thống. Bạn có thể dễ dàng tạo ra, xóa bỏ hoặc di chuyển các máy ảo giữa các máy chủ khác nhau. Điều này đặc biệt hữu ích khi cần thay đổi cấu hình hệ thống, thử nghiệm các phần mềm mới hoặc di chuyển dữ liệu. Ngoài ra, việc sao lưu và khôi phục các máy ảo cũng trở nên đơn giản hơn, giúp bảo vệ dữ liệu một cách hiệu quả.

5.3. Nâng cao bảo mật

Mỗi máy ảo hoạt động như một hệ thống độc lập, được cách ly với các máy ảo khác. Điều này giúp ngăn chặn sự lây lan của phần mềm độc hại, bảo vệ dữ liệu của doanh nghiệp. Ngoài ra, máy ảo còn cung cấp một môi trường sandbox an toàn để thử nghiệm các phần mềm không đáng tin cậy mà không lo lắng về việc ảnh hưởng đến hệ thống chính.

5.4. Tốc độ nhanh chóng

Virtual Machine thường có tốc độ khởi động nhanh hơn so với việc khởi động lại một máy chủ vật lý. Các công cụ quản lý máy ảo giúp bạn dễ dàng theo dõi và điều chỉnh hiệu suất của hệ thống, đảm bảo các ứng dụng luôn hoạt động ổn định và nhanh chóng.

6. Các phần mềm máy ảo phổ biến hiện nay

Hiện nay, có rất nhiều phần mềm máy ảo được sử dụng rộng rãi, mỗi phần mềm đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Cùng điểm qua các phần mềm Virtual Macchine phổ biến nhất hiện nay nhé:

6.1. Virtual Box

VirtualBox là một trong những phần mềm máy ảo miễn phí phổ biến nhất. Nó được đánh giá cao bởi tính dễ sử dụng, giao diện trực quan và khả năng tương thích với nhiều hệ điều hành khác nhau (Windows, macOS, Linux). VirtualBox cho phép người dùng tạo, quản lý và chạy nhiều hệ điều hành ảo trên cùng một máy tính.

Tuy nhiên, về hiệu năng và một số tính năng nâng cao, VirtualBox có thể không bằng các phần mềm trả phí.

6.2. VMware Workstation

VMware Workstation là một phần mềm máy ảo thương mại, được biết đến với hiệu năng cao và tính năng phong phú. Nó cung cấp nhiều tùy chọn cấu hình chi tiết, hỗ trợ nhiều loại phần cứng và hệ điều hành. VMware Workstation là một lựa chọn tuyệt vời cho các chuyên gia và người dùng cần một môi trường ảo mạnh mẽ và ổn định. Tuy nhiên, điểm hạn chế của phần mềm này là giá thành khá cao.

6.3. VMware Player

VMware Player là một phiên bản rút gọn của VMware Workstation, được cung cấp miễn phí. Nó cho phép người dùng chạy các máy ảo đã tạo sẵn nhưng hạn chế về tính năng so với phiên bản Workstation. VMware Player là một lựa chọn tốt cho những người muốn trải nghiệm một phần mềm máy ảo chất lượng cao với chi phí thấp.

6.4. QEMU

QEMU là một phần mềm máy ảo mã nguồn mở, rất linh hoạt và có thể tùy chỉnh cao. Nó hỗ trợ nhiều kiến trúc CPU và hệ điều hành khác nhau. Tuy nhiên, QEMU có giao diện phức tạp và đòi hỏi người dùng có kiến thức kỹ thuật nhất định để cấu hình và sử dụng.

6.5. Boot Camp

Boot Camp là một tiện ích được tích hợp sẵn trong macOS, cho phép người dùng cài đặt và chạy Windows trực tiếp trên máy Mac. Boot Camp tận dụng tối đa phần cứng của máy Mac, mang lại hiệu năng cao cho hệ điều hành Windows. Tuy nhiên, Boot Camp chỉ hỗ trợ cài đặt một hệ điều hành bên cạnh macOS và yêu cầu khởi động lại máy để chuyển đổi giữa hai hệ điều hành.

7. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ của máy ảo?

Tốc độ của Virtual Machine cũng có thể bị thay đổi nhanh hoặc chậm tùy vào những tác động khác nhau trong quá trình vận hành từ nhiều bộ phận khác:

7.1. Phần cứng máy chủ:

CPU: Số lượng lõi, tốc độ xung nhịp và kiến trúc CPU có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng xử lý của máy ảo. CPU càng mạnh, máy ảo chạy càng mượt mà.
RAM: Dung lượng RAM quyết định lượng dữ liệu mà máy ảo có thể truy cập trực tiếp. RAM càng lớn, máy ảo chạy càng ổn định, đặc biệt khi thực hiện các tác vụ đòi hỏi nhiều bộ nhớ.
Ổ cứng: DIsk I/O của ổ cứng ảnh hưởng đến thời gian khởi động, tải ứng dụng và truy xuất dữ liệu của máy ảo. Ổ cứng SSD có tốc độ truy xuất nhanh hơn đáng kể so với ổ cứng HDD.
Card đồ họa: Nếu máy ảo cần xử lý đồ họa, card đồ họa của máy chủ cũng đóng một vai trò quan trọng.

7.2. Cấu hình máy ảo:

Lượng RAM cấp phát: Càng cấp phát nhiều RAM cho máy ảo, hiệu năng của nó càng cao. Tuy nhiên, không nên cấp phát quá nhiều RAM so với nhu cầu thực tế, vì điều này sẽ làm giảm hiệu năng của các máy ảo khác đang chạy trên cùng một máy chủ.
Số lượng vCPU: vCPU là các lõi CPU ảo được cấp phát cho máy ảo. Càng nhiều vCPU, máy ảo càng có khả năng xử lý nhiều tác vụ đồng thời.
Ổ đĩa ảo: Loại ổ đĩa ảo (HDD, SSD, NVMe) và kích thước của nó cũng ảnh hưởng đến hiệu năng của máy ảo.

7.3. Phần mềm:

Hypervisor: Loại hypervisor (Type 1, Type 2) và phiên bản của nó cũng ảnh hưởng đến hiệu năng của máy ảo. Các hypervisor khác nhau có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Hệ điều hành khách: Hệ điều hành chạy bên trong máy ảo cũng ảnh hưởng đến hiệu năng. Các hệ điều hành nhẹ và được tối ưu hóa sẽ giúp máy ảo chạy mượt mà hơn.
Các ứng dụng đang chạy: Số lượng và loại hình ứng dụng đang chạy trên máy ảo sẽ tác động đến việc tiêu thụ tài nguyên hệ thống.

Xem thêm: So sánh Cloud và Ảo hóa chi tiết nhất

8. So sánh sự khác nhau giữa Cloud Computing và Virtual Machines

Cloud Computing và Virtual Machines có những điểm khác biệt chính như sau:

	Cloud Computing	Virtual Machine
Định nghĩa	Là một mô hình cung cấp các dịch vụ máy tính qua Internet, cho phép truy cập và sử dụng các tài nguyên máy tính (như máy tính, lưu trữ, cơ sở dữ liệu, ứng dụng,…) theo yêu cầu, thông qua một kết nối mạng.	Là một phần mềm mô phỏng một máy tính vật lý, cho phép chạy nhiều hệ điều hành độc lập trên cùng một phần cứng vật lý.
Cung cấp bởi	Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây (AWS, Azure, GCP,…)	Phần mềm ảo hóa (VMware, VirtualBox,…)
Chi phí	Trả theo sử dụng, phù hợp với các doanh nghiệp có nhu cầu thay đổi quy mô thường xuyên.	Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng chi phí vận hành thấp hơn trong dài hạn.
Bảo mật	Các nhà cung cấp đám mây thường cung cấp các biện pháp bảo mật cao, nhưng người dùng cũng cần có trách nhiệm bảo mật dữ liệu của mình.	Bảo mật phụ thuộc vào cách cấu hình và quản lý của người dùng.
Quản lý	Nhà cung cấp đám mây quản lý phần lớn các hoạt động, người dùng chỉ cần quản lý dữ liệu và ứng dụng của mình.	Người dùng tự quản lý máy ảo, bao gồm cả hệ điều hành, phần mềm và cấu hình.
Mức độ trừu tượng hóa	Rất cao.	Thấp.
Ưu điểm	Linh hoạt, mở rộng, dễ quản lý, chi phí thấp.	Kiểm soát cao, hiệu năng cao.
Nhược điểm	Phụ thuộc vào nhà cung cấp, bảo mật có khả năng bị ảnh hưởng.	Chi phí đầu tư ban đầu cao, cần kiến thức chuyên môn.

9. So sánh sự khác nhau giữa Container và Virtual Machines

Dưới đây là một vài điểm khác biệt giữa Container và Virtual Machines.

	Container	Virtual Machines
Định nghĩa	Là một đơn vị đóng gói phần mềm, bao gồm code, runtime, thư viện và các phụ thuộc khác, chia sẻ cùng một kernel với hệ điều hành host.	Là một phần mềm mô phỏng một máy tính vật lý, cho phép chạy nhiều hệ điều hành độc lập trên cùng một phần cứng vật lý.
Mục tiêu chính	Cung cấp môi trường chạy ứng dụng nhẹ, linh hoạt, dễ dàng triển khai và quản lý, phù hợp với kiến trúc microservices.	Tối ưu hóa tài nguyên phần cứng, cung cấp một nền tảng linh hoạt để thử nghiệm và phát triển, phù hợp với các ứng dụng độc lập, yêu cầu cách ly cao.
Kích thước	Nhỏ gọn	Lớn
Khởi động	Nhanh chóng	Chậm
Hiệu suất	Cao do chia sẻ kernel và tài nguyên hệ thống.	Thấp do phải mô phỏng toàn bộ một máy tính.
Mức độ ảo hóa	Ảo hóa cấp hệ điều hành	Ảo hóa cấp phần cứng
Mật độ	Cao, có thể chạy nhiều container trên 1 máy chủ	Thấp hơn, số lượng máy ảo trên 1 máy chủ ít hơn.
Ưu điểm	Nhẹ, nhanh, linh hoạt, dễ quản lý.	Cách ly cao, ổn định.
Nhược điểm	Cô lập kém hơn, có thể gặp vấn đề khi chạy các ứng dụng yêu cầu tài nguyên hệ thống cao.	Nặng, khởi động chậm, khó quản lý khi có nhiều máy ảo.

10. Cách lựa chọn Virtual Machine phù hợp với doanh nghiệp

Để có thể lựa chọn được Virtual Machine phù hợp với doanh nghiệp, ngoài việc tìm hiểu Virtual Machine là gì, bạn cần phải lưu ý một số điều như:

Xác định rõ ứng dụng cần chạy, tài nguyên cần thiết (CPU, RAM, ổ cứng), khả năng mở rộng.
Chọn loại VM phù hợp, chẳng hạn: VM truyền thống, VM trên đám mây hay Container tùy theo nhu cầu.
Lựa chọn cấu hình phù hợp (CPU, RAM, ổ cứng, mạng).
Chọn hệ điều hành tương thích với ứng dụng.
Cân nhắc sử dụng các phần mềm ảo hóa tốt cho doanh nghiệp: VMware, Hyper-V, KVM, VirtualBox…

Xem thêm: KVM VPS là gì? | Hướng dẫn lựa chọn VPS KVM phù hợp

11. Tổng kết

Qua những thông tin trên, người đọc đã có thể nắm bắt và biết được Virtual Machine là gì cũng như thấy rõ rằng nó đang đóng một vai trò quan trọng trong cách chúng ta quản lý và sử dụng máy tính. Với khả năng ảo hóa hệ thống linh hoạt, Virtual Machine đã mở ra nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau. Trong tương lai, cùng với sự phát triển của các công nghệ như cloud computing và AI, Virtual Machine sẽ còn tiếp tục phát triển và mang đến nhiều giá trị hơn nữa.

Xem thêm nhiều thông tin liên quan tại đây. và tham khảo các dịch vụ VPS giá rẻ, VPS cao cấp, VPS NVMe, VPS MMO của VinaHost