เข้าใจเครื่องเสมือน: วิธีที่พวกเขาจำลองระบบคอมพิวเตอร์

เครื่องเสมือนเป็นโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาเพื่อจำลองการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ มันทำงานด้วยหน่วยประมวลผลเสมือน หน่วยความจำ และทรัพยากรจัดเก็บข้อมูลของตัวเอง โดยทำหน้าที่ภายนอกเสมือนเป็นคอมพิวเตอร์จริงที่มีสเปคเทียบเท่า เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สภาพแวดล้อมการคำนวณหลายแห่งสามารถอยู่ร่วมกันและทำงานได้อย่างไร้รอยต่อบนเซิร์ฟเวอร์จริงเพียงเครื่องเดียว

สถาปัตยกรรมของเครื่องเสมือนและส่วนประกอบของมัน

เมื่อคุณเปิดเครื่องเสมือน คุณกำลังสร้างสภาพแวดล้อมการคำนวณแบบสมบูรณ์แบบแยกต่างหาก เครื่องเสมือนรันระบบปฏิบัติการของตัวเอง ดูแลระบบไฟล์ของตัวเอง และรันแอปพลิเคชันอย่างอิสระ จากมุมมองของผู้ใช้ มันจะปรากฏเป็นหน้าต่างภายในระบบปฏิบัติการของเครื่องโฮสต์ ทำงานเหมือนแอปพลิเคชันทั่วไป อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างสำคัญอยู่ที่กลไกพื้นฐาน: หน่วยประมวลผล หน่วยความจำ และทรัพยากรจัดเก็บข้อมูลถูกจำลองขึ้นมา ไม่ใช่เป็นฮาร์ดแวร์จริง

เทคโนโลยีสำคัญที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้คือ hypervisor ซึ่งเป็นชั้นการจัดการที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างเครื่องเสมือนหลายเครื่องและฮาร์ดแวร์ของเซิร์ฟเวอร์จริง Hypervisor จะแปลคำขอทรัพยากรของแต่ละเครื่องเสมือนให้เป็นคำสั่งไปยังฮาร์ดแวร์จริงด้านล่าง สถาปัตยกรรมนี้อนุญาตให้เซิร์ฟเวอร์เดียวสามารถโฮสต์เครื่องเสมือนตั้งแต่สองถึงสิบเครื่องพร้อมกัน แม้ว่าประสิทธิภาพจะลดลงตามขีดความสามารถของฮาร์ดแวร์ของเซิร์ฟเวอร์

ทำไมองค์กรจึงใช้เครื่องเสมือนเพื่อความปลอดภัยและความยืดหยุ่น

เครื่องเสมือนทำหน้าที่เป็น sandbox หรือสภาพแวดล้อมเสมือนที่แยกจากกันอย่างสมบูรณ์ ซึ่งโค้ดสามารถรันได้โดยปลอดภัยและแยกออกจากระบบหลัก การแยกนี้เป็นข้อได้เปรียบสำคัญสำหรับการทดสอบซอฟต์แวร์และรันโค้ดที่อาจเป็นอันตรายหรือยังไม่ได้รับการทดสอบโดยไม่เสี่ยงต่อความเสถียรหรือความปลอดภัยของระบบหลัก

ข้อได้เปรียบอีกประการคือเมื่อจัดการกับซอฟต์แวร์เก่าหรือซอฟต์แวร์เฉพาะทาง เครื่องเสมือนสามารถรันระบบปฏิบัติการที่แตกต่างหรือเก่าแก่ได้ ช่วยให้สามารถรันซอฟต์แวร์ที่ไม่สามารถใช้งานบนระบบหลักได้ เช่น ผู้ใช้สามารถติดตั้งเครื่องเสมือนที่รัน Windows บนอุปกรณ์ Linux เพื่อใช้งานแอปพลิเคชันเฉพาะของ Windows ความสามารถในการรองรับหลายแพลตฟอร์มนี้เป็นสิ่งที่มีค่าสำหรับทีมพัฒนาและองค์กรที่ดูแลระบบซอฟต์แวร์หลากหลาย

ประโยชน์ด้านความปลอดภัยก็ไม่จำกัดแค่การแยกตัวเท่านั้น การรันโค้ดในสภาพแวดล้อมเสมือนที่ปลอดภัยช่วยให้ระบบมีความต้านทานต่อภัยคุกคามแบบกระจาย เช่น การโจมตี DDoS (Distributed Denial of Service) ซึ่งเป็นวิธีการโจมตีที่ผู้ไม่หวังดีใช้เพื่อทำลายระบบ

การใช้งานจริง: สมาร์ทคอนแทรกต์บน Ethereum Virtual Machine

ความสำคัญของเครื่องเสมือนชัดเจนมากขึ้นเมื่อดูจากเครือข่าย Ethereum ซึ่งทุกโหนดบนบล็อกเชน Ethereum จะรัน Ethereum Virtual Machine ซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับรันสมาร์ทคอนแทรกต์ การดำเนินงานนี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องเสมือนให้ข้อได้เปรียบด้านความปลอดภัยอย่างมากในระดับใหญ่: โดยการรันสมาร์ทคอนแทรกต์ในสภาพแวดล้อม sandbox ที่แยกออกจากกัน Ethereum จึงสามารถป้องกันการโจมตีจากภายนอกและโค้ดของสมาร์ทคอนแทรกต์ที่เป็นอันตรายได้อย่างมีประสิทธิภาพ Ethereum Virtual Machine เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีเครื่องเสมือนกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำคัญสำหรับระบบบล็อกเชนและแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์ในยุคปัจจุบัน