Виртуальные машины (VM): Как они формируют цифровой мир

Когда вы когда-либо задумывались о том, как можно запустить несколько различных компьютеров, не имея каждого отдельно? Или как код умных контрактов находит способ работать по всему Ethereum-сетевому пространству одновременно? Ответ кроется в виртуальных машинах — VM по сути предоставляют возможность тому же физическому устройству функционировать как несколько разных систем одновременно. Хотя эта концепция может показаться сложной, на самом деле VM — одно из самых элегантных инженерных решений, которые мы создали. В этой статье вы узнаете, что такое VM на самом деле и почему они важны как для облачной инфраструктуры, так и для блокчейнов.

VM: от теории к практике

Представьте, что ваш компьютер — это большой жилой дом, а виртуальные машины — отдельные комнаты. В каждой комнате можно иметь разный интерьер (операционную систему), разную мебель (программы) и разных людей (пользователей) — всё это на одной и той же территории без прямых конфликтов. В этом и заключается суть VM.

VM на самом деле — это программа, которая имитирует реальный компьютер. В ней можно установить Windows, Linux или любую другую операционную систему, открывать файлы, запускать программы и подключаться к интернету. Но важное — всё это происходит на вашем основном компьютере. Ваша реальная система работает за кулисами, предоставляя память, вычислительную мощность и хранилище — как безопасный подвал, в котором живут другие члены семьи.

Как работает VM: секрет гипервизора

Всё начинается с специальной программы, называемой гипервизором. Гипервизор — это как центр управления VM. Он берет физическую аппаратную часть вашего компьютера: вычислительную мощность (CPU), оперативную память (RAM) и хранилище — и делит их между несколькими VM, которые могут работать одновременно.

Существует два основных типа гипервизоров, каждый со своей задачей:

Тип 1 гипервизоры устанавливаются прямо на аппаратную инфраструктуру, минуя операционную систему. Они очень быстрые и эффективные, поэтому используются в дата-центрах и на платформах AWS, Azure и Google Cloud. Здесь приоритет — скорость и надежность.

Тип 2 гипервизоры работают внутри обычной операционной системы как обычные программы. Они идеально подходят для личных пользователей, которые хотят протестировать новую ОС или проверить неизвестную программу на ноутбуке. Хотя они немного медленнее, их проще установить.

Почему VM незаменимы для блокчейнов и облачных сервисов

Использование VM распространилось в следующих ключевых областях:

Безопасное тестирование. С VM можно протестировать всё — от новой версии Windows до ненадежного файла — не боясь повредить основную систему. Если что-то пойдет не так, просто удалите VM и создайте заново.

Запуск старого программного обеспечения. Некоторые хотят снова использовать программы, предназначенные для Windows XP, выпущенной в 2005 году. Вместо покупки старого компьютера они могут создать VM, которая воссоздаст ту среду.

Тестирование для разработчиков на разных платформах. Хотите проверить, как ваш код работает на Windows, Mac и Linux? VM позволяют сделать это на одном компьютере, значительно ускоряя процесс разработки.

Облачные вычисления. Вся индустрия облаков — AWS, Azure, Google Cloud — основана на VM. Когда вы арендуете «облачный сервер», на самом деле вы получаете отдельную VM в удаленном дата-центре, подготовленную для хостинга сайтов, приложений или баз данных.

Мотор умных контрактов: EVM и другие блокчейн VM

Виртуальные машины блокчейнов работают иначе, чем традиционные VM. Вместо изоляции в песочнице они функционируют как децентрализованные движки, управляющие умными контрактами и децентрализованными приложениями (DApp).

Ethereum Virtual Machine (EVM) — лучший пример. EVM читает и выполняет код умных контрактов, написанный на Solidity, Vyper и Yul. Каждый раз, когда вы совершаете операцию в Ethereum, EVM гарантирует, что все узлы сети одинаково проверяют результаты. Это — сердце децентрализации.

Однако разные блокчейны используют разные стратегии VM:

• NEAR и Cosmos используют WebAssembly (WASM)-основанные VM. Этот подход гибкий и позволяет разработчикам писать умные контракты на нескольких языках программирования.

• Sui использует Move VM, специально созданную для языка Move. Move разработан для безопасного и эффективного управления ресурсами, поэтому Sui Move VM очень надежна и эффективна.

• Solana не использует классический EVM. Вместо этого Solana применяет собственную среду выполнения — Solana VM (SVM). SVM оптимизирована для параллельной обработки транзакций и обработки больших объемов операций — именно поэтому Solana способна обрабатывать тысячи транзакций в секунду.

Взгляд на VM с точки зрения пользователя

Когда вы используете DApp или DeFi-платформу, VM работает в фоновом режиме:

• При обменных операциях на платформе Uniswap ваши транзакции управляются умной контрактной, работающей внутри EVM.

• При создании NFT VM отслеживает, кому принадлежит каждый из них. Когда вы покупаете или переводите, VM обновляет журналы, чтобы было абсолютно ясно, кто что владеет.

• Использование Layer 2 решений, таких как zkEVM, управляется специализированной VM, которая выполняет умные контракты с помощью доказательств с нулевым знанием (ZKP) — сочетание безопасности и скорости.

Ограничения VM: что важно знать

VM очень полезны, но не без недостатков:

Производительность. VM добавляет дополнительный слой между вашим оборудованием и кодом. Иногда это замедляет выполнение по сравнению с кодом, который работает прямо на физическом устройстве без посредников.

Сложность и обслуживание. Управление VM, особенно в облачной инфраструктуре или блокчейнах, — непростая задача. Требуются постоянные обновления, исправления безопасности и экспертиза.

Совместимость систем. Умная контрактная, написанная для EVM, не будет работать напрямую на Solana или других несовместимых блокчейнах. Нужно переписывать или адаптировать код, что требует времени и ресурсов.

Итоги

Виртуальные машины (VM) — невидимая, но незаменимая основа современного цифрового мира. От персональных компьютеров до глобальных облачных систем и инфраструктуры децентрализованных блокчейнов — VM обеспечивают гибкость, безопасность и возможность для множества пользователей работать на одном устройстве. Даже если вы не технический специалист, понимание работы VM поможет лучше управлять своими финансами в цифровой экономике.