Máy ảo (VM): Cách chúng hình thành thế giới số

Bạn đã bao giờ nghĩ đến việc chạy nhiều máy tính khác nhau mà không cần sở hữu từng chiếc riêng biệt chưa? Hoặc làm thế nào mã của các hợp đồng thông minh có thể tìm ra cách hoạt động trên toàn bộ mạng lưới Ethereum cùng lúc? Câu trả lời nằm ở các máy ảo – VM về cơ bản cung cấp khả năng để cùng một thiết bị vật lý có thể hoạt động như nhiều hệ thống khác nhau cùng lúc. Mặc dù khái niệm này có thể trông phức tạp, nhưng thực tế VM là một trong những giải pháp kỹ thuật tinh tế nhất mà chúng tôi đã phát triển. Trong bài viết này, hãy cùng tìm hiểu thực sự VM là gì và tại sao chúng lại quan trọng đối với cả hạ tầng đám mây lẫn các chuỗi khối.

VM: Từ lý thuyết đến thực hành

Hãy tưởng tượng máy tính của bạn như một trung tâm dịch vụ lớn trong nhà, còn các máy ảo là các phòng riêng biệt. Trong mỗi phòng, bạn có thể có phong cách nội thất khác nhau (hệ điều hành), đồ đạc khác nhau (chương trình) và người dùng khác nhau (người dùng) – tất cả cùng tồn tại trên cùng một mảnh đất mà không gây xung đột trực tiếp. Đó chính là bản chất của VM.

VM thực chất là một chương trình mô phỏng một máy tính thực sự. Trong đó, bạn có thể cài đặt Windows, Linux hoặc bất kỳ hệ điều hành nào khác, mở tệp, chạy phần mềm và kết nối internet. Tuy nhiên, tất cả những điều này đều diễn ra trên máy tính chính của bạn. Hệ thống thực của bạn hoạt động ở chế độ nền, cung cấp bộ nhớ, sức mạnh xử lý và dung lượng lưu trữ – như một kho chứa an toàn, nơi các thành viên khác trong gia đình sinh sống.

Cách VM hoạt động: Bí mật của Hypervisor

Mọi thứ bắt đầu từ một chương trình đặc biệt gọi là hypervisor. Hypervisor giống như trung tâm điều khiển VM. Nó lấy phần cứng vật lý của máy tính của bạn: sức mạnh xử lý (CPU), RAM và bộ lưu trữ – rồi phân chia chúng cho nhiều VM khác nhau, có thể hoạt động đồng thời.

Có hai loại hypervisor chính, mỗi loại có mục đích riêng:

Hypervisor loại 1 cài đặt trực tiếp trên phần cứng, bỏ qua hệ điều hành. Chúng rất nhanh và hiệu quả, thường được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu và trên các nền tảng như AWS, Azure, Google Cloud. Ở đây, tốc độ và độ tin cậy là ưu tiên hàng đầu.

Hypervisor loại 2 hoạt động bên trong hệ điều hành bình thường như một phần mềm đơn giản. Chúng phù hợp cho người dùng cá nhân muốn thử nghiệm hệ điều hành mới hoặc kiểm tra phần mềm lạ trên máy tính xách tay của mình. Mặc dù chậm hơn một chút, nhưng dễ cài đặt hơn.

Tại sao VM lại không thể thiếu đối với chuỗi khối và dịch vụ đám mây

Việc sử dụng VM đã lan rộng trong các lĩnh vực chính sau:

Kiểm thử an toàn. Với VM, bạn có thể thử mọi thứ – từ phiên bản Windows mới đến các tệp không đáng tin cậy – mà không lo làm hỏng hệ thống chính của mình. Nếu có vấn đề, chỉ cần xóa VM đó đi và bắt đầu lại từ đầu.

Chạy phần mềm cũ. Một số người muốn dùng lại các chương trình dành cho Windows XP, vốn đã ra đời từ năm 2005. Thay vì mua máy tính cũ, họ có thể tạo VM để tái tạo môi trường đó.

Kiểm thử trên nhiều nền tảng cho nhà phát triển. Muốn kiểm tra mã của bạn chạy trên Windows, Mac và Linux? VM cho phép làm điều đó trên cùng một máy tính, giúp quá trình sáng tạo nhanh hơn nhiều.

Tính toán đám mây. Toàn bộ ngành công nghiệp đám mây – AWS, Azure, Google Cloud – đều dựa trên VM. Khi thuê “máy chủ đám mây”, bạn thực chất đang thuê một VM riêng trong trung tâm dữ liệu từ xa, sẵn sàng phục vụ cho các trang web, phần mềm hoặc cơ sở dữ liệu của bạn.

Bộ máy của hợp đồng thông minh: EVM và các VM chuỗi khối khác

Các máy ảo chuỗi khối hoạt động khác biệt so với VM truyền thống. Thay vì bị cô lập trong một sandbox, chúng hoạt động như các bộ máy decentralised, điều khiển các hợp đồng thông minh và các ứng dụng phi tập trung (DApp) một cách phân quyền.

Ethereum Virtual Machine (EVM) là ví dụ điển hình nhất. EVM đọc và thực thi mã của các hợp đồng thông minh viết bằng Solidity, Vyper và Yul. Mỗi khi bạn thực hiện một giao dịch trên Ethereum, EVM đảm bảo tất cả các nút mạng đều xác nhận kết quả giống nhau. Đây chính là trung tâm của tính phi tập trung.

Tuy nhiên, các chuỗi khối khác có các chiến lược VM riêng:

• NEAR và Cosmos sử dụng VM dựa trên WebAssembly (WASM). Phương pháp này linh hoạt, cho phép nhà phát triển viết hợp đồng bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau.

• Sui dùng Move VM, được thiết kế đặc biệt cho ngôn ngữ Move. Move được tạo ra để xử lý tài nguyên một cách an toàn, do đó Move VM của Sui rất an toàn và hiệu quả.

• Solana không dùng kiểu EVM truyền thống. Thay vào đó, Solana sử dụng môi trường thực thi tùy chỉnh gọi là Solana VM (SVM). SVM tối ưu cho xử lý song song các giao dịch và xử lý lượng lớn dữ liệu – lý do tại sao Solana có thể xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây.

VM từ góc nhìn người dùng

Khi bạn dùng DApp hoặc nền tảng DeFi, VM hoạt động trong nền:

• Khi thực hiện giao dịch trên Uniswap, các thao tác của bạn được xử lý bởi hợp đồng thông minh chạy trong EVM.

• Khi tạo NFT, VM theo dõi quyền sở hữu của từng tác phẩm. Khi mua hoặc chuyển nhượng, VM cập nhật các nhật ký để đảm bảo chính xác ai sở hữu cái gì.

• Khi dùng các giải pháp Layer 2 như zkEVM, các giao dịch được xử lý bởi VM đặc biệt, sử dụng chứng minh zero-knowledge (ZKP) để xác thực – kết hợp giữa an toàn và tốc độ.

Giới hạn của VM: Những điều bạn cần biết

VM rất hữu ích, nhưng không hoàn hảo:

Hiệu năng. VM thêm một lớp trung gian giữa phần cứng của bạn và mã của bạn. Điều này đôi khi làm chậm quá trình, so với việc chạy mã trực tiếp trên phần cứng vật lý.

Phức tạp và bảo trì. Quản lý VM, đặc biệt trong hạ tầng đám mây hoặc chuỗi khối, không phải là nhiệm vụ đơn giản. Cần cập nhật liên tục, vá lỗi bảo mật và có kiến thức chuyên môn.

Tương thích hệ thống. Hợp đồng thông minh viết cho EVM sẽ không chạy trực tiếp trên Solana hoặc các chuỗi khối không tương thích. Bạn sẽ phải viết lại hoặc điều chỉnh mã, tốn thời gian và nguồn lực.

Kết luận

Các máy ảo (VM) là nền tảng vô hình nhưng không thể thiếu của thế giới số hiện đại. Từ máy tính cá nhân đến hệ thống đám mây toàn cầu và hạ tầng chuỗi khối phi tập trung, VM mang lại tính linh hoạt, an toàn và khả năng mở rộng cho nhiều người dùng cùng lúc trên cùng một thiết bị. Dù không phải ai cũng hiểu rõ kỹ thuật, nhưng VM chính là nền tảng để các DApp và hợp đồng thông minh vận hành, giúp bạn quản lý tài chính trong nền kinh tế số một cách hiệu quả hơn.