Apa itu virtual machines (VM)?

Dengan menggunakan sumber daya dari satu mesin fisik, seperti memori, CPU, antarmuka jaringan, dan penyimpanan, VM memungkinkan bisnis untuk menjalankan beberapa mesin secara virtual dengan sistem operasi yang berbeda pada satu perangkat.

VM biasanya disebut sebagai tamu, dengan satu mesin “tamu” atau lebih yang berjalan pada mesin fisik yang disebut mesin “host”. Teknologi VM mencakup server virtual, instans server virtual (VSI), dan server privat virtual (VPS).

Dalam laporan Global Market Insights (GMI) ukuran pasar virtual machine melampaui 9,5 miliar USD pada tahun 2023. GMI memproyeksikan pasar ini berkembang pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sekitar 12% antara 2024 dan 2032, didorong oleh adopsi komputasi cloud yang stabil. Ketika bisnis beralih ke cloud untuk skalabilitas, fleksibilitas, dan efisiensi biaya, penyedia cloud terus mengintegrasikan virtual machine dan teknologi penting lainnya (misalnya, kontainer) untuk menyediakan infrastruktur IT yang konsisten.

VM bekerja dengan menggunakan virtualisasi, sebuah proses pembuatan sumber daya berbasis perangkat lunak atau versi virtual dari sumber daya (komputasi, penyimpanan, jaringan, server) atau aplikasi.

Virtualisasi memungkinkan penggunaan perangkat keras komputer fisik yang lebih efisien dan merupakan dasar untuk komputasi cloud.

Virtualisasi dimungkinkan dengan hypervisor, juga dikenal sebagai virtual machine monitor (VMM). Lapisan perangkat lunak ringan ini mengelola virtual machine saat mereka berjalan berdampingan satu sama lain.

Kelahiran virtualisasi kembali ke tahun 1964, ketika IBM merancang dan memperkenalkan CP-40, sebuah proyek penelitian pembagian waktu eksperimental untuk IBM System/360. CP-40, yang kemudian berevolusi menjadi CP-67 dan kemudian Unix, menyediakan perangkat keras komputer yang mampu mendukung beberapa pengguna simultan dan meletakkan dasar untuk virtual machine.

Pada tanggal 2 Agustus 1972, IBM meluncurkan produk yang dianggap sebagai virtual machine pertama, VM/370, dan mainframe System/370 pertama yang mendukung memori virtual.

Pada tahun 1998, VMware (tautan berada di luar ibm.com) mengembangkan sistem operasi x86, yang memungkinkan satu mesin untuk tersegmentasi menjadi beberapa virtual machine, masing-masing dengan sistem operasinya sendiri. Pada tahun 1999, perusahaan meluncurkan VM Workstation 1.0, produk komersial pertama yang memungkinkan pengguna untuk menjalankan beberapa sistem operasi sebagai virtual machine pada satu PC.

Saat ini, virtualisasi merupakan praktik standar untuk infrastruktur IT tingkat perusahaan dan kekuatan pendorong dalam ekonomi komputasi cloud, yang memungkinkan bisnis untuk mendorong pemanfaatan kapasitas yang lebih tinggi dan mengurangi biaya. Semua infrastruktur IT dapat divirtualisasi, termasuk lingkungan desktop, sistem operasi, perangkat keras penyimpanan, pusat data, dan banyak lagi.

Virtualisasi bergantung pada teknologi hypervisor. Lapisan perangkat lunak ini ditempatkan pada komputer fisik atau server (juga dikenal sebagai bare metal server) memungkinkan komputer fisik untuk memisahkan sistem operasi dan aplikasi dari perangkat kerasnya. Virtual machine ini dapat menjalankan sistem operasi dan aplikasi mereka secara independen sambil tetap berbagi sumber daya asli (memori, RAM, penyimpanan, dan sebagainya) dari server, yang dikelola oleh hypervisor. Intinya, hypervisor bertindak seperti polisi lalu lintas, mengalokasikan sumber daya ke virtual machine dan memastikan mereka tidak saling mengganggu.

Ada dua jenis utama hypervisor:

• Hypervisor tipe 1 berjalan langsung pada perangkat keras fisik (biasanya server), menggantikan OS. Biasanya, Anda menggunakan produk perangkat lunak terpisah untuk membuat dan memanipulasi VM pada hypervisor. Beberapa alat manajemen, seperti VMware vSphere, memungkinkan Anda memilih sistem operasi tamu untuk menginstal di VM. Anda dapat menggunakan satu VM sebagai template untuk orang lain dan menduplikasinya untuk membuat yang baru. Tergantung pada kebutuhan, Anda dapat membuat beberapa templat VM untuk tujuan yang berbeda, seperti pengujian perangkat lunak, basis data produksi, atau lingkungan pengembangan. Virtual machine berbasis kernel (KV) adalah contoh dari hypervisor tipe 1.
  
  
• Hypervisor tipe 2 berjalan sebagai aplikasi di dalam OS host dan biasanya menargetkan platform desktop atau notebook pengguna tunggal. Dengan hypervisor Tipe 2, Anda membuat VM secara manual dan menginstal OS tamu di dalamnya. Anda dapat menggunakan hypervisor untuk mengalokasikan sumber daya fisik ke VM, secara manual mengatur jumlah inti prosesor dan memori yang dapat digunakan. Tergantung pada kemampuan hypervisor, Anda dapat mengatur opsi seperti akselerasi 3D untuk grafis. Hypervisor tipe 2 termasuk VMware Workstation dan Oracle VirtualBox.

Selain klasifikasi menurut manajemen hypervisor, mesin virtual terbagi dalam dua kategori utama: virtual machines sistem (juga disebut virtualization machines penuh) dan virtual machines proses.

Sistem VM memungkinkan pembagian sumber daya mesin fisik yang mendasarinya di antara mesin virtual yang berbeda, masing-masing menjalankan sistem operasinya sendiri. Sebaliknya, mesin virtual proses (juga disebut mesin virtual aplikasi) menjalankan aplikasi di dalam OS dan mendukung satu proses. Mesin virtual Java, yang menjalankan program yang dikompilasi di Java, adalah contoh VM proses.

VM menawarkan banyak keunggulan dibandingkan perangkat keras fisik tradisional.

Sementara VM memiliki banyak manfaat, mereka memiliki beberapa kelemahan untuk dipertimbangkan.

VM memiliki berbagai kegunaan untuk administrator IT perusahaan dan pengguna, termasuk yang berikut:

• Mengaktifkan komputasi berbasis cloud: VM adalah unit dasar komputasi cloud, yang memungkinkan lusinan aplikasi dan beban kerja untuk berjalan dan berkembang dengan baik.
  
  
• Mempercepat migrasi beban kerja: Karena portabilitasnya, VM membantu mempercepat migrasi beban kerja dari on premises ke pengaturan berbasis cloud.
  
  
• Mempercepat perjalanan hybrid cloud: VM menyediakan infrastruktur untuk menciptakan lingkungan hybrid cloud yang memadukan lingkungan on premises, cloud privat, dan cloud publik ke dalam satu infrastruktur IT yang fleksibel.
  
  
• Mendukung DevOps: VM adalah cara yang bagus untuk mendukung tim DevOps  dan pengembang perusahaan lainnya, yang memungkinkan mereka untuk mengonfigurasi templat VM dengan pengaturan untuk proses pengembangan dan pengujian perangkat lunak mereka. Mereka dapat membuat VM untuk tugas-tugas seperti pengujian perangkat lunak statis, termasuk langkah-langkah ini dalam alur kerja pengembangan otomatis. Fungsi-fungsi ini membantu merampingkan toolchain DevOps.
  
  
• Menguji sistem operasi baru: VM memungkinkan Anda melakukan uji coba sistem baru di desktop tanpa memengaruhi OS utama Anda.
  
  
• Menyelidiki malware: VMs sangat berguna bagi para peneliti malware yang sering membutuhkan mesin baru untuk menguji program berbahaya.
  
  
• Menjalankan perangkat lunak yang tidak kompatibel: Beberapa pengguna perlu menggunakan satu OS sementara masih membutuhkan program yang hanya tersedia di OS lain.
  
  
• Menjelajah dengan aman: Menggunakan virtual machine untuk menjelajah memungkinkan Anda mengunjungi situs tanpa khawatir akan adanya infeksi. Anda dapat mengambil snapshot dari mesin Anda dan kemudian memutar kembali setelah setiap sesi penelusuran. Pengguna dapat mengatur skenario penelusuran ini menggunakan hypervisor desktop Tipe 2. Atau, admin dapat menyediakan desktop virtual sementara di server.
  
  
• Mendukung pemulihan bencana (DR): Dengan lingkungan tervirtualisasi, Anda dapat dengan mudah menyediakan dan menerapkan sumber daya, sehingga Anda dapat mereplikasi atau mengkloning mesin virtual bila diperlukan. Proses ini terjadi dalam hitungan menit, dibandingkan dengan berjam-jam yang dibutuhkan untuk menyediakan dan menyiapkan server fisik baru, yang sangat penting untuk pemulihan bencana (DR).

Perusahaan pertama yang berhasil mengkomersialkan virtualisasi arsitektur mikroprosesor x86, VMware adalah pemimpin di pasar virtualisasi. VMware menyediakan hypervisor Tipe 1 dan Tipe 2 dan perangkat lunak VM untuk pelanggan perusahaan.

Sebagian besar hypervisor mendukung VM yang menjalankan OS Windows sebagai tamu. Hypervisor Microsoft Hyper-V hadir sebagai bagian dari sistem operasi Windows. Ketika diinstal, itu membuat partisi induk yang terdiri dari dirinya sendiri dan OS Windows utama, masing-masing mendapatkan akses istimewa ke perangkat keras. Sistem operasi lain, termasuk tamu Windows, berjalan di partisi turunan dan berkomunikasi dengan perangkat keras melalui partisi induk.

OS Android sumber terbuka Google umum di perangkat seluler dan rumah yang terhubung.

OS Android hanya berjalan pada arsitektur prosesor ARM yang khas untuk perangkat ini, tetapi penggemar, gamer Android atau pengembang perangkat lunak mungkin ingin menjalankannya pada PC. Situasi ini dapat menjadi masalah karena PC berjalan pada arsitektur prosesor x86 yang sama sekali berbeda dan hypervisor virtualisasi perangkat keras hanya meneruskan instruksi antara VM dan CPU. Itu tidak menerjemahkannya untuk prosesor dengan berbagai set instruksi.

Berbagai proyek, seperti Shashlik atau Genymotion, dapat mengatasi masalah ini dengan menggunakan emulator yang membuat ulang arsitektur ARM dalam perangkat lunak. Salah satu alternatifnya, proyek Android-x86, mem-porting Android ke arsitektur x86. Untuk menjalankannya, Anda harus menginstal program Android-x86 sebagai mesin virtual yang menggunakan hypervisor tipe 2 VirtualBox. Alternatif lain, Anbox, menjalankan sistem operasi Android pada kernel OS Linux host.

Apple mengizinkan sistem macOS-nya hanya berjalan pada perangkat keras Apple. Ini berarti Anda tidak dapat menjalankannya pada perangkat keras non-Apple sebagai VM atau di bawah perjanjian lisensi pengguna akhir. Namun, Anda dapat menggunakan hypervisor Tipe 2 pada perangkat keras Mac untuk membuat VM dengan tamu macOS.

Tidak mungkin menjalankan iOS di VM saat ini karena Apple secara ketat mengontrol OS iOS-nya dan hanya mengizinkannya berjalan di perangkat iOS.

Hal yang paling dekat dengan VM iOS adalah simulator iPhone yang disertakan dengan lingkungan pengembangan terintegrasi Xcode, yang mensimulasikan seluruh sistem iPhone dalam perangkat lunak.

Platform Java adalah lingkungan eksekusi untuk program yang ditulis dalam bahasa pengembangan perangkat lunak Java. Janji Java - "tulis sekali, jalankan di mana saja" - berarti bahwa program Java apa pun dapat berjalan di platform Java apa pun, itulah sebabnya platform Java menyertakan mesin virtual Java (JVM).

Program Java berisi bytecode, yang merupakan bentuk instruksi yang ditujukan untuk JVM. JVM mengkompilasi bytecode ini ke kode mesin, yang merupakan bahasa tingkat terendah yang digunakan oleh komputer host. JVM dalam satu platform Java platform komputasi membuat serangkaian instruksi kode mesin yang berbeda dengan JVM di platform lain, berdasarkan kode mesin yang diharapkan prosesor.

Oleh karena itu, JVM tidak menjalankan seluruh OS dan tidak menggunakan hypervisor seperti yang dilakukan VM lainnya. Sebaliknya, ini menerjemahkan program perangkat lunak tingkat aplikasi untuk berjalan pada perangkat keras tertentu.

Seperti JVM, VM Python tidak berjalan pada hypervisor atau berisi OS tamu. Ini adalah alat yang memungkinkan program yang ditulis dengan Python berjalan di berbagai CPU.

Mirip dengan Java, Python menerjemahkan programnya ke dalam format perantara yang disebut bytecode dan menyimpannya dalam sebuah file yang siap dieksekusi. Ketika program berjalan, VM Python menerjemahkan bytecode ke dalam kode mesin untuk eksekusi cepat.

Linux adalah OS tamu khas yang digunakan di banyak VM. Ini juga merupakan OS host khas yang digunakan untuk menjalankan VM dan bahkan memiliki hypervisor sendiri, mesin virtual berbasis kernel (KVM). Meskipun ini adalah proyek sumber terbuka, Red Hat® adalah pemilik KVM.

Ubuntu adalah distribusi Linux yang diproduksi oleh Canonical. Ini tersedia dalam versi desktop dan server, yang dapat Anda instal sebagai VM. Pengguna dapat menerapkan Ubuntu sebagai OS tamu di Microsoft Hyper-V. Ini menyediakan versi Ubuntu Desktop yang dioptimalkan yang bekerja dengan baik dalam Mode Sesi yang Disempurnakan Hyper-V, menyediakan integrasi yang erat antara host Windows dan Ubuntu VM. Ini termasuk dukungan untuk integrasi clipboard, pengubahan ukuran desktop dinamis, folder bersama, dan menggerakkan mouse antara desktop host dan tamu.

Dalam lingkungan komputasi cloud, mesin virtual hadir dalam variasi penyewa tunggal dan multi penyewa.

Mesin virtual publik atau multi penyewa adalah mesin virtual dengan banyak pengguna yang berbagi infrastruktur fisik yang sama. Model ini adalah pendekatan yang paling hemat biaya dan dapat diskalakan untuk penyediaan mesin virtual. Namun, lingkungan multi penyewa tidak memiliki beberapa karakteristik isolasi yang mungkin lebih disukai oleh organisasi dengan mandat keamanan atau kepatuhan yang ketat.

Dua model untuk komputer virtual penyewa tunggal adalah host khusus dan instans khusus.

• Host khusus melibatkan penyewaan seluruh mesin fisik dan mempertahankan akses serta kontrol berkelanjutan atas mesin tersebut. Model ini memberikan fleksibilitas dan transparansi perangkat keras yang maksimal, kontrol beban kerja dan penempatan, serta menawarkan beberapa keuntungan untuk perangkat lunak berlisensi milik sendiri.
  
  
• Instans khusus menawarkan isolasi penyewa tunggal yang sama dan kontrol yang sama atas penempatan beban kerja, tetapi tidak digabungkan dengan mesin fisik tertentu. Jadi, misalnya, jika instans khusus di-boot ulang, instance tersebut dapat berakhir di mesin fisik yang baru, mesin yang didedikasikan untuk akun individu, tetapi mesin baru, yang mungkin berada di lokasi fisik yang berbeda.

Model harga yang paling umum untuk mesin virtual di cloud adalah bayar sesuai penggunaan (per jam atau detik), instans sementara/spot, instance cadangan, dan host khusus.

Memilih mesin virtual dibandingkan server bare metal bukan tentang kemampuan bersaing, melainkan tentang mengetahui apa yang Anda butuhkan dan kapan Anda membutuhkannya.

Server bare metal adalah semua tentang perangkat keras mentah, daya, dan isolasi. Mereka adalah penyewa tunggal, server fisik yang sama sekali tidak memiliki siklus hypervisor (perangkat lunak virtualisasi) dan sepenuhnya didedikasikan untuk satu pelanggan, yaitu Anda.

Beban kerja yang memprioritaskan performa dan pengasingan, seperti aplikasi padat data dan mandat kepatuhan peraturan, biasanya paling cocok untuk server bare metal, terutama saat digunakan selama periode yang berkelanjutan.

Program sumber daya perusahaan (ERP), manajemen hubungan pelanggan (CRM), manajemen rantai pasokan (SCM), aplikasi e-commerce, dan layanan keuangan hanyalah beberapa beban kerja yang ideal untuk server bare metal.

Sebaliknya, ketika beban kerja Anda menuntut fleksibilitas dan skalabilitas maksimum, Anda lebih baik menempatkan hypervisor pada perangkat keras bare metal untuk membuat mesin virtual. Mesin virtual meningkatkan kapasitas dan pemanfaatan server. Mereka ideal untuk memindahkan data dari satu VM ke VM lainnya, mengubah ukuran kumpulan data, dan membagi beban kerja dinamis.

Cara termudah untuk memahami kontainer adalah mengetahui perbedaannya dari virtual machine (VM) tradisional. Dalam virtualisasi tradisional, baik on-premises maupun di cloud, hypervisor membantu memvirtualisasikan perangkat keras fisik. Setiap VM kemudian berisi OS tamu, salinan virtual dari perangkat keras yang dibutuhkan OS untuk berjalan dan aplikasi serta pustaka dan dependensi terkait.

Alih-alih memvirtualisasikan perangkat keras yang mendasarinya, kontainer memvirtualisasikan sistem operasi (biasanya Linux). Setiap kontainer hanya berisi aplikasi dan pustaka serta dependensinya. Tidak adanya OS tamu adalah alasan kontainer sangat ringan dan, dengan demikian, cepat dan portabel.

Kontainer dan Kubernetes, platform orkestrasi kontainer sumber terbuka yang mengelolanya, telah menjadi unit de facto dari arsitektur cloud native dan layanan mikro modern. Meskipun kontainer paling sering dikaitkan dengan layanan stateless, organisasi juga bisa menggunakannya untuk layanan stateful. Kontainer merupakan standar dalam skenario hybrid cloud karena dapat berjalan secara konsisten di seluruh cloud publik, cloud privat, dan pengaturan tradisional on premises. Saat ini, sebuah organisasi mungkin menjalankan aplikasi di cloud privatnya, tetapi di masa depan, mereka mungkin perlu menerapkannya di cloud publik dari penyedia yang berbeda. Mengkontainerkan aplikasi memberikan fleksibilitas yang dibutuhkan untuk menangani banyak lingkungan perangkat lunak IT modern.

Penting untuk diingat bahwa bisnis dapat hidup berdampingan dengan kontainer dan mesin virtual. Misalnya, menjalankan kontainer di VM adalah hal yang lumrah karena banyak perusahaan memiliki infrastruktur berbasis VM.

Sebuah perusahaan dapat memilih kontainer untuk menjalankan aplikasi dan menggunakan virtual machine untuk menyediakan infrastruktur yang mendasarinya. Metode ini menggabungkan portabilitas dan kecepatan kontainer dengan keamanan virtual machine. Dalam skenario lain, suatu lembaga keuangan dapat menggunakan VM untuk sistem basis datanya, demi memastikan keamanan yang lebih ketat dengan isolasi sumber daya dan menggunakan kontainer untuk aplikasi front-end seperti aplikasi mobile yang berhadapan langsung dengan pelanggan.

Postingan blog “Containers versus VMs: What's the difference?” menjelaskan lebih lanjut.

Video berikut menguraikan dasar-dasar kontainerisasi dan perbandingannya dengan menggunakan VM:

Memilih mesin virtual dan penyedia cloud dimulai dengan meninjau kebutuhan beban kerja dan kebutuhan anggaran Anda, bersama dengan faktor penting lainnya. Di bawah ini adalah 10 hal yang perlu dipertimbangkan ketika memilih penyedia layanan mesin virtual.

1. Dukungan yang dapat diandalkan: Pastikan dukungan pelanggan 24x7 melalui telepon, email, obrolan, dan sebagainya, hindari jika tidak. Anda ingin mendapatkan dukungan dari orang yang nyata untuk mengatasi situasi IT yang penting. Penting juga untuk diperhatikan penyedia cloud mana yang menawarkan layanan tambahan untuk dukungan lebih langsung.
   
   
2. Opsi terkelola: Apakah penyedia cloud menawarkan solusi tidak terkelola dan terkelola? Jika Anda tidak terbiasa dengan teknologi virtualisasi, pertimbangkan penyedia layanan yang akan bertanggung jawab atas penyiapan, pemeliharaan, dan pemantauan kinerja yang berkelanjutan.
   
   
3. Integrasi perangkat lunak: Akankah lingkungan virtual machine Anda bekerja dengan baik dengan yang lain? Sistem operasi, perangkat lunak pihak ketiga, teknologi sumber terbuka, dan aplikasi membantu memberikan lebih banyak solusi di seluruh bisnis Anda. Anda ingin penyedia virtual machine dengan dukungan dan kemitraan yang kuat dengan pemasok perangkat lunak yang paling banyak digunakan di industri ini.
   
   
4. Jaringan dan infrastruktur berkualitas tinggi: Seberapa terbaru infrastruktur yang akan digunakan untuk menjalankan virtual machine baru Anda? Infrastruktur ini mencakup bare metal server yang dapat diandalkan, pusat data modern, dan tulang punggung jaringan. Penyedia layanan cloud harus mampu memberikan bagian dari kesepakatannya dengan perangkat keras canggih dan teknologi jaringan berkecepatan tinggi.
   
   
5. Lokasi: Semakin dekat data dengan pengguna Anda, semakin sedikit kerepotan yang dihadapi dengan latensi, keamanan, dan pengiriman layanan yang tepat waktu. Jaringan global yang sangat baik dari pusat data dan lokasi POP yang tersebar sangat penting untuk memiliki data di mana pun dan kapan pun Anda paling membutuhkannya.
   
   
6. Pencadangan dan pemulihan: Rencana apa yang dimiliki penyedia cloud untuk menjaga virtual machine Anda tetap aktif dan berjalan dalam menghadapi peristiwa yang tidak terduga? Apakah mereka juga menyediakan opsi cadangan dan redundansi tambahan untuk lingkungan virtual Anda? Operasi berkelanjutan adalah sesuatu yang harus Anda tanggapi dengan serius.
   
   
7. Skalabilitas dan kemudahan: Seberapa cepat dan mudah bagi Anda untuk melakukan spin up, spin down, pemesanan, jeda, dan pembaruan virtual machine Anda? Kata yang paling ingin Anda dengar tentang skalabilitas virtual machine adalah “on-demand”.
   
   
8. Konfigurasi CPU yang bervariasi: Semakin banyak konfigurasi, semakin banyak opsi yang akan Anda miliki. Tidak setiap konfigurasi virtual machine sesuai dengan setiap beban kerja selama setiap musim penggunaan. Pastikan untuk mencari penyedia virtual machine yang menyediakan paket konfigurasi yang bervariasi untuk kebutuhan penyewa tunggal dan multi-penyewa.
   
   
9. Lapisan keamanan: Data bisnis Anda adalah mata uang dalam bentuk tertinggi, terutama ketika berurusan dengan informasi klien yang sensitif. Pastikan untuk bertanya kepada penyedia tentang jalur jaringan pribadi, opsi pusat data federal, fitur enkripsi bawaan, dan memenuhi standar kepatuhan terhadap peraturan, yang semuanya penting untuk melindungi aset Anda yang paling berharga.
   
   
10. Dukungan migrasi yang lancar: Seiring dengan perkembangan prioritas IT Anda, penyedia mesin virtual harus dapat membantu Anda melakukan transisi dengan lancar antara on premises dan off premises. Cari opsi penyerapan data lengkap, melalui jaringan, dan migrasi berbasis aplikasi.