As máquinas virtuais (VM – Virtual Machine) funcionam de maneira igual ao hardware físico. Para o usuário final, uma máquina virtual oferece praticamente a mesma experiência que um computador normal. É possível carregar, armazenar, atualizar e usar arquivos e aplicativos da mesma forma que em um computador físico, sem afetar o sistema principal ou outras máquinas virtuais.

Os recursos físicos do computador, como processador, placa de vídeo, memória e armazenamento, são alocados para a máquina virtual por um software chamado hipervisor. Os dispositivos virtuais fornecidos pelo hipervisor são como o hardware físico do computador (por exemplo, o disco virtual de uma máquina virtual é armazenado como um arquivo no disco rígido do computador).

Os hipervisores são programas que permitem criar e gerenciar máquinas virtuais, que são ambientes isolados que simulam sistemas operacionais e hardware. Existem duas categorias principais de hipervisores:

Tipo 1 (Bare Metal): são hipervisores que rodam diretamente no hardware do servidor, sem depender de um sistema operacional anfitrião. Eles oferecem mais desempenho e segurança e são comuns em data centers e servidores corporativos.  Alguns exemplos são VMware ESXi, Microsoft Hyper-V Server e Xen.

Tipo 2 (Hosted): são hipervisores que rodam como um aplicativo em cima de um sistema operacional já instalado. Eles são ideais para ambientes de desenvolvimento e teste e podem ser menos eficientes do que os hipervisores do Tipo 1.  Alguns exemplos são VMware Workstation, Oracle VirtualBox e Microsoft Hyper-V (quando instalado no Windows).

As máquinas virtuais permitem executar aplicativos em ambientes isolados e seguros. Elas facilitam o processo de teste e validação de novas versões de sistemas operacionais e aplicativos, sem afetar o funcionamento dos sistemas existentes. Elas também possibilitam o uso de aplicativos legados que dependem de sistemas operacionais desatualizados, sem comprometer a segurança ou a compatibilidade.

Uma das vantagens de usar máquina virtual é:

Mobilidade: as máquinas virtuais podem ser facilmente transferidas de um servidor para outro ou mesmo de um hardware local para um ambiente na nuvem.

Economia: como as máquinas virtuais aproveitam melhor os recursos de hardware, são necessárias menos máquinas host para rodar uma determinada carga de trabalho do que em um ambiente físico, poupando espaço, energia e dinheiro.

Agilidade: uma máquina virtual existente pode ser facilmente clonada – em vez de configurar do zero – quando uma nova instância é necessária.

Proteção: as máquinas virtuais oferecem um ambiente seguro e isolado, portanto, qualquer malware ou outros problemas que afetem uma determinada máquina virtual não se propagam para o sistema host ou outras máquinas virtuais.

Por outro lado, há alguns contras no uso da máquina virtual:

• Administrar e gerenciar um ambiente de máquina virtual exige algum conhecimento da equipe de TI;
• Ter uma camada de hipervisor e vários sistemas operacionais rodando no mesmo sistema host tem um preço em termos de desempenho;
• Para usuários que precisam de alto desempenho, problemas de latência ou disponibilidade de recursos específicos de um ambiente de máquina virtual podem ser um empecilho.

A virtualização é uma tecnologia que permite às empresas criar ambientes de computação flexíveis e eficientes. Existem dois tipos principais de virtualização que as empresas podem usar de acordo com as suas necessidades:

• Áreas de trabalho virtuais: são ambientes de trabalho padronizados que os usuários podem acessar remotamente pela internet, usando qualquer dispositivo. As áreas de trabalho virtuais têm uma interface simples e só permitem o uso de aplicativos pré-definidos. Elas não consomem recursos de hardware virtual, como CPU, memória ou armazenamento e são desativadas quando o usuário sai da sessão.

• Máquinas virtuais: são computadores virtuais personalizados que os usuários podem configurar com os recursos de hardware que precisam. As máquinas virtuais têm mais opções de aplicativos do que as áreas de trabalho virtuais e são isoladas das outras máquinas na rede. Elas funcionam como computadores desktop, mas sem a necessidade de manter o hardware físico. Elas permanecem no sistema mesmo quando o usuário não está conectado.

A virtualização é uma técnica que permite criar ambientes de computação virtual, onde se pode rodar vários sistemas operacionais em um mesmo hardware físico. Há diferentes tipos de virtualização, com características específicas:

Virtualização Completa

Virtualização baseada em Hipervisor:  os hipervisores rodam diretamente no hardware físico, garantindo acesso direto e alto desempenho. Isso envolve criar máquinas virtuais para simular o funcionamento de computadores físicos.

Virtualização assistida por Hardware: melhora o isolamento entre sistemas operacionais convidados e hosts, usando suporte para virtualização por meio de CPUs e extensões de hardware.

Paravirtualização: Permite que o hipervisor e os sistemas operacionais convidados trabalhem juntos, aumentando a velocidade e o desempenho ao facilitar a comunicação direta e compartilhamento de recursos.

Conteinerização

Diferença entre máquinas virtuais e contêineres: Máquinas virtuais reproduzem sistemas operacionais, permitindo rodar instâncias isoladas em um único servidor físico. Contêineres, por outro lado, usam o sistema operacional do host, fornecendo ambientes de execução isolados.

Benefícios e Aplicações da Containerização: A containerização traz benefícios como isolamento, eficiência e portabilidade. Os microsserviços facilitam o teste e a implantação de aplicativos modulares e escaláveis.

Paravirtualização

Resumo da Paravirtualização: facilita a interação entre o sistema operacional convidado e o hipervisor, promovendo a comunicação direta e o uso eficiente de recursos.

Benefícios e casos de uso da paravirtualização: Promove o uso eficiente de recursos, melhora a escalabilidade, diminui a sobrecarga de emulação de hardware e possibilita a comunicação direta com o hipervisor. É adequada para a consolidação de servidores.

Virtualização de servidores 

Em vez de ter um servidor para cada aplicativo, a virtualização cria máquinas virtuais diferentes em um único servidor. Isso traz muitos benefícios, como redução de custos, melhor uso dos recursos, facilidade de gerenciamento, capacidade de expandir e flexibilidade.

Balanceamento de carga e alta disponibilidade: O balanceamento de carga distribui as máquinas virtuais com base no uso dos recursos, tráfego de rede ou regras predefinidas. Isso garante que cada servidor seja usado adequadamente, enquanto outros não são sobrecarregados. A alta disponibilidade significa que os aplicativos e serviços continuam funcionando sem interrupções.

Ambientes de desenvolvimento e teste

Os desenvolvedores podem configurar máquinas virtuais dedicadas para seus projetos, permitindo que trabalhem em um ambiente controlado e seguro. Os benefícios de usar máquinas virtuais para ambientes isolados são muitos, como consistência nos ambientes, testes seguros, maior segurança, personalização e portabilidade.

Compatibilidade de software e teste de escalabilidade: Os desenvolvedores e testadores podem configurar rapidamente máquinas virtuais com configurações específicas para testar a compatibilidade do software em diferentes etapas, programas e versões. As máquinas virtuais também permitem ajustar facilmente as condições de teste onde é possível testar diferentes cenários e garantir que o software funcione corretamente.

Computação em Nuvem e Centros de Dados Virtuais

Serviço de Infraestrutura (IaaS) e Máquinas Virtuais – IaaS é um tipo de computação distribuída que oferece recursos de computação virtualizados pela internet. As máquinas virtuais desempenham um papel importante no IaaS e podem ser usadas para criar instâncias de máquinas virtuais, alocar recursos conforme necessário e compartilhar recursos entre vários usuários.

Gerenciando e dimensionando implantações de máquinas virtuais – É essencial administrar e dimensionar adequadamente as máquinas virtuais em ambientes de computação em nuvem. Automação, orquestração, monitoramento de recursos, ajuste automático, balanceamento de carga, backup e recuperação de desastres são algumas das principais considerações nesse processo.

Virtualização de Desktop

Infraestrutura de Área de Trabalho Virtual (VDI) – A VDI é uma inovação na virtualização de ambientes de trabalho que permite que os usuários acessem seus desktops remotamente ou por meio de diferentes dispositivos. A VDI facilita a criação de máquinas virtuais em uma plataforma de servidor unificada e oferece uma experiência de ambiente de trabalho consistente para os usuários em toda a organização. Seus principais componentes incluem desktops virtuais, gerenciamento centralizado, acesso remoto e gerenciamento de perfis de usuário.

Acesso Remoto e Computação Thin Client – A virtualização de desktop permite o acesso remoto e o uso de thin clients, o que simplifica a experiência de TI. Ela oferece armazenamento centralizado de dados e aplicativos, além de melhor segurança e proteção de dados.

Algumas das novas tendências que estão moldando o futuro das máquinas virtuais são: o uso de nuvens híbridas e multi cloud, que permitem maior flexibilidade e escalabilidade; a padronização e a interoperabilidade, que facilitam a portabilidade e a integração das máquinas virtuais; a computação de borda, que aproxima o processamento dos dados da origem, usando soluções como a virtualização de borda; a computação sem servidor e o FaaS, que afetam as máquinas virtuais por meio de plataformas baseadas em contêineres. Além disso, há também as tecnologias emergentes, como a virtualização bare metal e a virtualização de GPU, que trazem novas funcionalidades e ampliam o alcance das máquinas virtuais em diferentes domínios.

Em resumo, uma máquina virtual é um software que cria um ambiente simulado de um computador real, onde se pode rodar programas e sistemas operacionais de forma independente e protegida. Elas trazem vantagens como portabilidade, economia, rapidez e segurança, mas também requerem habilidade técnica e podem afetar o desempenho para usuários que precisam de alta performance. As organizações usam a virtualização para criar ambientes adaptáveis e eficazes, seja através de desktops virtuais ou máquinas virtuais personalizadas. Há diferentes tipos de virtualização, como a virtualização total, a conteinerização e a paravirtualização, cada uma com suas particularidades. As máquinas virtuais têm vários casos de uso, como virtualização de servidores, ambientes de desenvolvimento e teste, computação em nuvem e data centers virtuais, e virtualização de desktop. As tendências futuras das máquinas virtuais envolvem o uso de nuvens híbridas e multi cloud, padronização e interoperabilidade, computação de borda, computação sem servidor e FaaS, além de tecnologias emergentes como virtualização bare metal e virtualização de GPU.