Jos työskentelet ohjelmistoteollisuudessa tai sen lähistöllä, olet luultavasti kuullut virtuaalikoneista. Jos et, saatat miettiä, mitä ne ovat ja mihin niitä käytetään.

Ohjelmistoinsinöörinä käytän virtuaalikoneita päivittäin. Ne ovat tehokkaita työkaluja ohjelmistokehityksessä, mutta niillä on muitakin käyttötarkoituksia. Monet yritykset käyttävät virtuaalikoneita niiden joustavuuden, luotettavuuden ja kustannustehokkuuden vuoksi; ne myös ehkäisevät ohjelmistojen testauksen karkaamisesta aiheutuvia katastrofeja.

Katsotaanpa, mitä virtuaalikoneet ovat ja miksi niitä käytetään.

Mikä on virtuaalikone?

Virtuaalikone on käyttöjärjestelmän (OS), kuten Windowsin, Mac OS:n tai Linuxin, instanssi, joka toimii tietokoneen pääkäyttöjärjestelmän sisällä.

Tyypillisesti se toimii työpöydän sovellusikkunassa. Virtuaalikone on täysin toimiva ja toimii kuin erillinen tietokone tai kone. Virtuaalikone on pohjimmiltaan virtuaalitietokone, joka toimii toisen tietokoneen eli isäntäkoneen sisällä.

Kuva 1: Virtuaalikone kannettavassa tietokoneessa.

Virtuaalikoneessa ei ole laitteistoa (muistia, kiintolevyä, näppäimistöä tai näyttöä). Se käyttää isäntäkoneen simuloitua laitteistoa. Tämän vuoksi yhdellä isäntäkoneella voidaan käyttää useita VM:iä, joita kutsutaan myös "vieraiksi".

Kuva 2: Isäntäkone, jossa on useita VM:iä.

Isäntäkoneessa voi myös käyttää useita VM:iä, joissa on eri käyttöjärjestelmät, kuten Linux, Mac OS ja Windows. Tämä kyky riippuu ohjelmistosta, jota kutsutaan hypervisoriksi (ks. kuva 1 yllä). Hypervisor toimii isäntäkoneessa, ja sen avulla voit luoda, konfiguroida, käyttää ja hallita virtuaalikoneita.

Hypervisor varaa levytilaa, aikatauluttaa prosessointiaikaa ja hallinnoi muistin käyttöä kunkin VM:n osalta. Tätä tekevät sovellukset, kuten Oracle VirtualBox, VMware, Parallels, Xen, Microsoft Hyper-V ja monet muut: ne ovat hypervisoreita.

Hypervisoria voidaan käyttää kannettavassa tietokoneessa, tietokoneessa tai palvelimessa, ja sen avulla virtuaalikoneet ovat paikallisen tietokoneen tai verkon kautta hajautettujen käyttäjien käytettävissä.

Erityyppiset virtuaalikoneet ja -ympäristöt vaativat erityyppisiä hypervisoreita. Tutustutaanpa muutamiin niistä.

Virtuaalikoneiden tyypit

Järjestelmän virtuaalikoneet

Järjestelmän VM:t, joita joskus kutsutaan täydelliseksi virtualisoinniksi, toimivat hypervisorin avulla ja tarjoavat todellisen tietokonejärjestelmän toiminnot. Ne käyttävät isäntäkoneen omaa käyttöjärjestelmää järjestelmäresurssien hallintaan ja jakamiseen.

Järjestelmän virtuaalikoneet vaativat usein tehokkaan isäntäkoneen, jossa on nopeat tai useat suorittimet, suuri määrä muistia ja paljon levytilaa. Jotkin henkilökohtaisilla tai kannettavilla tietokoneilla toimivat virtuaalikoneet eivät ehkä vaadi niin paljon laskentatehoa kuin suuret yrityksen virtuaalipalvelimet, mutta ne toimivat hitaasti, jos isäntäjärjestelmä ei ole riittävä.

Prosessi virtuaalikoneet

Prosessivirtuaalikoneet eroavat huomattavasti SVM:stä - ne saattavat olla käynnissä koneellasi tietämättäsi. Ne tunnetaan myös nimellä sovellusvirtuaalikoneet tai hallitut ajoympäristöt (managed runtime environments, MRE). Nämä virtuaalikoneet toimivat isäntäkäyttöjärjestelmän sisällä ja tukevat sovelluksia tai järjestelmäprosesseja.

Miksi käyttää PVM:ää? Ne suorittavat palveluja ilman riippuvuutta tietyistä käyttöjärjestelmistä tai laitteistoista. Niillä on oma pieni käyttöjärjestelmänsä, jossa on vain tarvitsemansa resurssit. MRE on erillisessä ympäristössä; ei ole väliä, toimiiko se Windowsissa, Mac OS:ssä, Linuxissa tai muussa isäntäkoneessa.

Yksi yleisimmistä prosessivirtuaalikoneista on sellainen, josta olet luultavasti kuullut ja jonka olet saattanut nähdä toimivan tietokoneellasi. Sitä käytetään Java-sovellusten suorittamiseen, ja sen nimi on Java-virtuaalikone tai lyhyesti JVM.

Hypervisor-tyypit

Useimmissa käsittelemissämme virtuaalikoneissa käytetään hypervisoria, koska ne emuloivat kokonaista tietokonejärjestelmää. Hypervisoreita on kahta eri tyyppiä: Bare Metal Hypervisors ja Hosted Hypervisors. Tutustutaanpa lyhyesti molempiin.

Bare Metal Hypervisor

BMH:ita voidaan kutsua myös natiiviksi hypervisoriksi, ja ne toimivat suoraan isäntäkoneen laitteistossa sen sijaan, että ne toimisivat isäntäkoneen käyttöjärjestelmässä. Itse asiassa ne toimivat isäntäkoneen käyttöjärjestelmän sijasta, ajoittavat ja hallinnoivat kunkin virtuaalikoneen laitteiston käyttöä, jolloin "välikäsi" (isäntäkoneen käyttöjärjestelmä) jää pois prosessista.

Natiivisia hypervisoreita käytetään tavallisesti laajamittaisissa yritys-VM:issä, joita yritykset käyttävät tarjotakseen työntekijöille palvelinresursseja. Microsoft Azure tai Amazon Web Services ovat tämäntyyppisellä arkkitehtuurilla isännöityjä VM:iä. Muita esimerkkejä ovat KVM, Microsoft Hyper-V ja VMware vSphere.

Isännöity Hypervisor

Isännöidyt hypervisorit toimivat tavallisissa käyttöjärjestelmissä - aivan kuten muutkin koneissamme käytettävät sovellukset. Ne käyttävät isäntäkoneen käyttöjärjestelmää resurssien hallintaan ja jakamiseen. Tämäntyyppiset hypervisorit sopivat paremmin yksittäisille käyttäjille, joiden on käytettävä useita käyttöjärjestelmiä koneissaan.

Näihin kuuluvat sovellukset, kuten Oracle VirtualBox, VMware Workstations, VMware Fusion, Parallels Desktop ja monet muut. Löydät yksityiskohtaisempaa tietoa isännöidyistä hypervisoreista artikkelistamme Best Virtual Machine Software.

Miksi käyttää virtuaalikoneita?

Nyt kun sinulla on perusymmärrys siitä, mikä virtuaalikone on, voit luultavasti keksiä joitakin erinomaisia sovelluksia. Seuraavassa on joitakin tärkeimpiä syitä, miksi ihmiset käyttävät virtuaalikoneita.

1. Kustannustehokas

Virtuaalikoneet ovat kustannustehokkaita lukuisissa tilanteissa. Yksi merkittävimmistä on yritysmaailma. Fyysisten palvelimien käyttäminen resurssien tarjoamiseen työntekijöille voi olla hyvin kallista. Laitteisto ei ole halpaa, ja sen ylläpito on vielä kalliimpaa.

Virtuaalikoneiden käytöstä yrityspalvelimina on tullut nykyään normi. MS Azuren kaltaiselta palveluntarjoajalta hankittujen VM:ien avulla ei tarvitse hankkia laitteistoa eikä maksaa ylläpitomaksuja. VM:t voidaan asentaa, konfiguroida ja käyttää vain pennillä tunnissa. Ne voidaan myös sulkea, kun niitä ei käytetä, eikä niistä aiheudu lainkaan kustannuksia.

VM:n käyttäminen koneellasi voi myös säästää valtavasti rahaa. Jos sinun on tehtävä töitä useissa käyttöjärjestelmissä tai eri laitteistokokoonpanoissa, voit

käyttää useita virtuaalikoneita yhdellä isännällä - ei tarvitse ostaa erillistä tietokonetta jokaista tehtävää varten.

2. Skaalautuva ja joustava

Virtuaalikoneet ovat skaalautuvia riippumatta siitä, ovatko ne yrityspalvelimia vai kannettavassa tietokoneessa toimivia VM:iä. Resursseja on helppo säätää tarpeiden mukaan. Jos tarvitset lisää muistia tai kiintolevytilaa, voit vain mennä hypervisoriin ja määrittää VM:n uudelleen niin, että sitä on enemmän. Uutta laitteistoa ei tarvitse hankkia, ja prosessi voidaan suorittaa nopeasti.

3. Pika-asetus

Uusi VM voidaan perustaa nopeasti. Minulla on ollut tapauksia, joissa tarvitsin uuden VM:n, soitin niitä hallinnoivalle työtoverilleni ja sain ne valmiiksi alle tunnissa.

4. Palauttaminen katastrofeista

Jos yrität ehkäistä tietojen katoamista ja valmistautua katastrofien jälkeiseen palautumiseen, VM-koneet voivat olla loistava työkalu. Niistä on helppo tehdä varmuuskopioita, ja niitä voidaan tarvittaessa jakaa eri paikkoihin. Jos kolmas osapuoli, kuten Microsoft tai Amazon, isännöi virtuaalikoneita, ne ovat muualla kuin toimipaikassa, mikä tarkoittaa, että tietosi ovat turvassa, jos toimistosi palaa.

5. Helppo jäljentää

Useimmat hypervisorit mahdollistavat VM:n kopion eli kuvan luomisen. Kuvantamisen avulla voit helposti luoda täsmällisiä kopioita samasta perus-VM:stä missä tahansa tilanteessa.

Työskentely-ympäristössäni annamme jokaiselle kehittäjälle VM:n käytettäväksi kehitykseen ja testaukseen. Tämän prosessin ansiosta meillä on kuva, johon on konfiguroitu kaikki tarvittavat työkalut ja ohjelmistot. Kun uusi kehittäjä otetaan palveluun, meidän tarvitsee vain tehdä kopio tästä kuvasta, ja hänellä on kaikki tarvittava käytettävissään.

6. Täydellinen Dev/Testille

Yksi virtuaalikoneiden käytön parhaista eduista on se, että ne ovat täydellinen työkalu ohjelmistokehitykseen ja testaukseen. VM:t antavat kehittäjille mahdollisuuden kehittää useilla alustoilla ja ympäristöillä yhdellä koneella. Jos VM vioittuu tai tuhoutuu, uusi VM voidaan luoda nopeasti.

Niiden ansiosta testaajalla on puhdas uusi ympäristö jokaista testisykliä varten. Olen työskennellyt projekteissa, joissa olemme luoneet automaattisia testiskriptejä, jotka luovat uuden VM:n, asentavat uusimman ohjelmistoversion, suorittavat kaikki tarvittavat testit ja poistavat VM:n testien päätyttyä.

VM:t sopivat erinomaisesti tuotetestaukseen ja -arviointeihin, jollaisia teemme täällä SoftwareHow.comissa. Voin asentaa sovelluksia VM:ään, joka toimii omalla koneellani, ja testata niitä sotkematta ensisijaista ympäristöäni.

Kun olen lopettanut testaamisen, voin aina poistaa virtuaalikoneen ja luoda uuden, kun tarvitsen sitä. Tämän prosessin avulla voin myös testata useilla alustoilla, vaikka minulla on vain Windows-kone.

Viimeiset sanat

Kuten huomaat, virtuaalikoneet ovat kustannustehokas ja monipuolinen työkalu, jota voidaan käyttää moniin sovelluksiin. Enää ei tarvitse ostaa, asentaa ja ylläpitää kalliita laitteistoja, jotta testaajat, kehittäjät ja muut voivat käyttää palvelimia. Virtuaalikoneiden avulla voimme luoda helposti ja nopeasti tarvitsemamme käyttöjärjestelmät, laitteistot ja ympäristöt - milloin tahansa.