Apa yang dimaksud dengan virtualisasi?

Menggunakan perangkat lunak, virtualisasi menciptakan lapisan abstraksi di atas perangkat keras komputer, membagi komponen sistem tunggal seperti prosesor, memori, jaringan dan penyimpanan menjadi beberapa mesin virtual (VM). Setiap VM menjalankan sistem operasi (OS) sendiri dan berperilaku seperti komputer fisik yang terpisah, meskipun berbagi perangkat keras dasar yang sama.

Saat ini, virtualisasi adalah praktik mendasar dalam arsitektur TI perusahaan dan enabler utama komputasi cloud. Teknologi ini memungkinkan penyedia layanan cloud (CSP) seperti IBM Cloud®, Microsoft Azure, Google Cloud dan Amazon Web Services (AWS), untuk secara optimal memanfaatka infrastruktur TI mereka untuk memberikan sumber daya yang dapat diskalakan. Bagi perusahaan, ini berarti mereka hanya membeli sumber daya komputasi yang mereka butuhkan dan kemudian menskalakannya secara hemat biaya saat beban kerja mereka tumbuh, memaksimalkan investasi mereka.

Munculnya teknologi virtualisasi bermula pada tahun 1964 ketika IBM® meluncurkan CP-40, sebuah proyek riset berbagi waktu untuk IBM® System/360. CP-40 kemudian berkembang menjadi CP-67, yang pada akhirnya mempengaruhi Unix, salah satu sistem operasi multi-pengguna pertama yang berbagi waktu yang mengatur panggung untuk teknologi virtualisasi modern seperti mesin virtual. Pada tahun 1972, IBM® mengumumkan produk mesin virtual resmi pertamanya, VM/370, untuk System/370.

Pada tahun 1998, VMware mengembangkan sistem operasi x86 yang memungkinkan satu mesin untuk disegmentasikan menjadi beberapa mesin virtual, masing-masing menjalankan sistem operasinya sendiri. Pada tahun 1999, perusahaan meluncurkan VM Workstation 1.0, produk komersial pertama yang memungkinkan pengguna untuk menjalankan beberapa sistem operasi sebagai mesin virtual pada satu PC. Produk ini menjadi populer di kalangan pengembang perangkat lunak karena kemampuannya untuk dengan mudah menguji dan mengembangkan aplikasi di lingkungan OS yang berbeda.

Menurut ramalan dari The Business riset Company, pasar perangkat lunak virtualisasi akan tumbuh dari 85,83 miliar USD pada tahun 2024 menjadi 100,19 miliar USD pada tahun 2025 dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 16,7%.¹

Kemajuan dalam komputasi edge, kontainerisasi, hybrid cloud dan adopsi multicloud, peningkatan fokus pada keamanan, dan kepatuhan mendorong pertumbuhan ini. Tren lain yang muncul yang berkontribusi pada pasar virtualisasi termasuk integrasi Internet of Things (IoT), kecerdasan buatan (AI) dan machine learning (ML).

Virtualisasi menawarkan banyak manfaat untuk pusat data lokal dan berbasis cloud yang mendukung Operasi TI, termasuk yang berikut:

• Efisiensi sumber daya

• Manajemen yang lebih mudah

• Waktu henti minimal

• Penyediaan yang lebih cepat

• Pemulihan bencana (DR)

• Efektivitas biaya

Sebelum virtualisasi, staf TI mengalokasikan unit pemrosesan pusat (CPU) fisik khusus untuk setiap server aplikasi, menyiapkan server terpisah untuk setiap aplikasi. Pendekatan ini, yang mengutamakan satu aplikasi dan satu sistem operasi per komputer, diadopsi karena keandalannya. Namun, setiap server fisiknya sering kali kurang dimanfaatkan.

Sebaliknya, virtualisasi server memungkinkan Anda untuk menjalankan beberapa aplikasi, masing-masing dengan VM dan OS-nya sendiri pada satu server fisik (biasanya x86 server) tanpa mengesampingkan keandalan. Kemampuan ini memaksimalkan penggunaan kapasitas komputasi perangkat keras fisik dan mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya.

Mengganti komputer fisik dengan VM yang ditentukan perangkat lunak membuat pengelolaan dan menegakkan kebijakan melalui perangkat lunak lebih mudah. Hal ini memungkinkan pembuatan alur kerja manajemen layanan TI otomatis. Misalnya, alat penerapan dan konfigurasi otomatis memungkinkan administrator untuk mendefinisikan mesin virtual dan aplikasi sebagai layanan dalam templat perangkat lunak, yang dapat mereka terapkan secara konsisten tanpa pengaturan manual.

Selain itu, kebijakan keamanan virtualisasi dapat menerapkan konfigurasi keamanan berdasarkan peran mesin virtual. Kebijakan-kebijakan ini juga dapat meningkatkan efisiensi sumber daya dengan menonaktifkan mesin virtual yang tidak terpakai, sehingga menghemat ruang dan daya komputasi.

OS dan aplikasi crash dapat mengakibatkan waktu henti, mengganggu produktivitas pengguna. Virtualisasi memungkinkan administrator untuk menjalankan beberapa VM redundan bersama satu sama lain dan failover di antara mereka ketika masalah terjadi. Menjalankan beberapa server fisik redundan akan jauh lebih mahal.

Menyiapkan perangkat keras untuk setiap aplikasi dapat memakan waktu. Namun, jika perangkat keras sudah ada, penyediaan mesin virtual untuk menjalankan aplikasi secara signifikan lebih cepat. Perangkat lunak manajemen VM sekarang dapat mengotomatiskan proses ini, merampingkan alur kerja.

Virtualisasi optimalkan pemulihan bencana dengan memungkinkan pemulihan cepat layanan dengan waktu henti minimal. Karena mesin virtual dapat dengan mudah dipindah, direplikasi atau dicadangkan, memulihkan sistem ke status operasional lebih cepat dan lebih efisien dibandingkan dengan server fisik tradisional.

Virtualisasi membantu mengurangi biaya akuisisi perangkat keras, pemeliharaan, dan konsumsi energi. Mengonsolidasikan server fisik ke dalam mesin virtual mengurangi kebutuhan akan perangkat keras tambahan, menghemat biaya modal dan operasional.

Untuk melihat lebih mendalam tentang manfaat virtualisasi, lihat “5 Manfaat Virtualisasi.”

Virtualisasi bergantung pada beberapa komponen kunci untuk membuat dan mengelola lingkungan virtual. Masing-masing memainkan peran penting dalam memastikan alokasi sumber daya yang efektif sehingga beberapa VM dapat berjalan secara bersamaan tanpa gangguan.

• Mesin fisik (server/komputer)

• Mesin virtual (VM)

• Hypervisor

Mesin fisik, juga disebut sebagai “mesin host” adalah perangkat keras (misalnya, server atau komputer) yang menyediakan CPU, memori, penyimpanan dan sumber daya jaringan untuk mesin virtual.

Mesin virtual (VM) adalah lingkungan virtual yang mensimulasikan komputer fisik dalam bentuk perangkat lunak. VM biasanya disebut sebagai tamu, dengan satu atau lebih mesin “tamu” berjalan pada mesin host.

Mesin virtual biasanya terdiri dari beberapa file, termasuk konfigurasi, penyimpanan untuk hard drive virtual dan dependensi lainnya. Dengan berbagi sumber daya sistem di antara mesin virtual, virtualisasi menawarkan skalabilitas, efisiensi, dan penghematan biaya sesuai permintaan.

Hypervisor adalah lapisan perangkat lunak yang mengoordinasikan VM. Lapisan ini berfungsi sebagai antarmuka antara VM dan perangkat keras fisik yang mendasarinya, memastikan bahwa masing-masing memiliki akses ke sumber daya fisik yang perlu dieksekusi. Selain itu, bagian ini juga memastikan bahwa VM tidak mengganggu satu sama lain dengan menabrak ruang memori atau siklus komputasi satu sama lain.

Ada dua jenis hypervisor:

• Hypervisor tipe 1: Hypervisor tipe 1 atau “bare-metal” berinteraksi dengan sumber daya fisik yang mendasarinya, menggantikan sistem operasi tradisional sama sekali. Mereka paling sering muncul dalam skenariovirtual servers di mana server berbasis perangkat lunak dibuat dengan mempartisi server fisik menjadi segmen mandiri yang lebih kecil, masing-masing mampu menjalankan sistem operasi dan aplikasinya sendiri.

• Hypervisor tipe 2: Hypervisor tipe 2 berjalan sebagai aplikasi pada OS yang ada. Paling umum digunakan pada titik akhir untuk menjalankan sistem operasi tamu, mereka membawa overhead kinerja karena mereka harus menggunakan OS host untuk mengakses dan mengoordinasikan sumber daya yang mendasarinya.

Hypervisor tipe 2 berjalan sebagai aplikasi pada OS yang ada. Paling umum digunakan pada titik akhir untuk menjalankan sistem operasi alternatif, mereka membawa overhead kinerja karena mereka harus menggunakan OS host untuk mengakses dan mengoordinasikan sumber daya yang mendasarinya.

Di luar virtualisasi server, banyak jenis infrastruktur TI yang berbeda dapat divirtualisasi untuk memberikan keuntungan signifikan bagi manajer TI khususnya dan perusahaan secara keseluruhan. Jenis virtualisasi ini meliputi:

• Virtualisasi desktop

• Virtualisasi jaringan

• Virtualisasi penyimpanan

• Data Virtualization

• Virtualisasi aplikasi

• Virtualisasi pusat data

• Virtualisasi CPU

• Virtualisasi GPU

• Virtualisasi Linux

• Virtualisasi cloud

Virtualisasi desktop memungkinkan Anda menjalankan beberapa sistem operasi desktop, masing-masing di VM sendiri di komputer yang sama.

Ada dua jenis virtualisasi desktop:

• Infrastruktur desktop virtual: Infrastruktur desktop virtual (VDI) menjalankan beberapa desktop di VM di server pusat dan mengalirkannya ke pengguna yang masuk di perangkat klien yang tipis. Dengan cara ini, VDI memungkinkan organisasi menyediakan penggunanya akses ke berbagai sistem operasi dari perangkat apa pun (misalnya, laptop, komputer desktop), tanpa perlu menginstal OS secara lokal pada setiap perangkat.

• Virtualisasi desktop lokal: Virtualisasi desktop lokal menjalankan hypervisor pada komputer lokal, yang memungkinkan pengguna untuk menjalankan satu atau lebih sistem operasi tambahan pada komputer tersebut dan beralih dari satu OS ke OS lain sesuai kebutuhan tanpa mengubah apa pun tentang OS utama.

Untuk informasi lebih lanjut tentang desktop virtual, lihat “Apa itu desktop sebagai layanan (DaaS)?”

Virtualisasi jaringan menggunakan perangkat lunak untuk membuat “tampilan” jaringan yang dapat digunakan administrator untuk mengelola jaringan dari satu konsol. Ini mengabstraksi elemen dan fungsi perangkat keras (misalnya, koneksi, switch, router) dan mengabstraksinya menjadi perangkat lunak yang berjalan pada hypervisor. Administrator jaringan virtual dapat memodifikasi dan mengontrol elemen-elemen ini tanpa menyentuh komponen fisik yang mendasarinya, yang secara dramatis menyederhanakan manajemen jaringan.

Jenis-jenis virtualisasi jaringan meliputi:

• Jaringan yang ditentukan oleh perangkat lunak (SDN):  Pendekatan arsitektur jaringan yangditentukan perangkat lunak memvirtualisasikan perangkat keras yang mengontrol perutean lalu lintas jaringan. Ini dilakukan melalui platform terpusat yang disebut bidang kontrol, yang membantu mengelola infrastruktur TI dan lalu lintas jaringan langsung.

• Network functions virtualization: Network functions virtualization memvirtualisasi satu atau lebih peralatan perangkat keras yang menyediakan fungsi jaringan tertentu (misalnya, firewall, penyeimbang beban, penganalisis lalu lintas), membuatkomponen-komponen tersebut lebih mudah untuk dikonfigurasi, penyediaan, dan dikelola.

Virtualisasi penyimpanan memungkinkan semua perangkat penyimpanan di jaringan, apakah mereka diinstal pada server individual atau unit penyimpanan yang berdiri sendiri, untuk diakses dan dikelola sebagai perangkat penyimpanan tunggal. Secara khusus, virtualisasi penyimpanan mengkonsolidasikan semua blok penyimpanan ke dalam satu kumpulan bersama yang dapat ditugaskan ke VM apa pun di jaringan sesuai kebutuhan. Virtualisasi penyimpanan memudahkan penyediaan penyimpanan untuk VM dan memanfaatkan secara maksimal semua penyimpanan yang tersedia di jaringan.

Penyedia layanan cloud mengandalkan virtualisasi penyimpanan untuk menawarkan layanan penyimpanan cloud, termasuk block storage, object storage, dan file storage.

Perusahaan modern menyimpan data dari berbagai aplikasi dengan menggunakan beberapa format file di berbagai lokasi, mulai dari cloud hingga perangkat keras dan sistem perangkat lunak secara lokal. Virtualisasi data memungkinkan aplikasi apa pun mengakses semua data itu, terlepas dari sumber, format, atau lokasi.

Alat virtualisasi data membuat lapisan perangkat lunak antara aplikasi yang mengakses data dan sistem yang menyimpannya. Lapisan menerjemahkan permintaan data aplikasi atau kueri sesuai kebutuhan dan mengembalikan hasil yang dapat menjangkau beberapa sistem. Virtualisasi data dapat membantu memecah silo data ketika jenis integrasi lain tidak layak, diinginkan atau terjangkau.

Virtualisasi aplikasi menjalankan perangkat lunak aplikasi tanpa menginstalnya langsung pada OS pengguna. Teknologi ini berbeda dari virtualisasi desktop lengkap karena hanya aplikasi yang berjalan di lingkungan virtual, OS pada perangkat pengguna akhir berjalan seperti biasa.

Ada tiga jenis virtualisasi aplikasi:

• Virtualisasi aplikasi lokal: Dalam hal ini, seluruh aplikasi berjalan pada titik akhir, namun berjalan di waktu proses, bukan pada perangkat keras asli.

• Streaming aplikasi: Dengan streaming aplikasi, aplikasi melakukan live di server yang mengirimkan komponen perangkat lunak kecil untuk dijalankan di perangkat pengguna akhir bila diperlukan.

• Virtualisasi aplikasi berbasis server:Di sini, aplikasi berjalan sepenuhnya di server yang hanya mengirimkan antarmuka penggunanya ke perangkat klien.

Virtualisasi pusat data mengabstraksi sebagian besar perangkat keras pusat data menjadi perangkat lunak, secara efektif memungkinkan administrator untuk membagi satu pusat data fisik menjadi beberapa pusat data virtual untuk klien yang berbeda.

Setiap klien dapat mengakses infrastrukturnya sendiri sebagai layanan (IaaS), yang akan berjalan pada perangkat keras fisik dasar yang sama. Pusat data virtual menawarkan akses mudah ke komputasi berbasis cloud, memungkinkan perusahaan dengan cepat menyiapkan lingkungan pusat data yang lengkap tanpa membeli perangkat keras infrastruktur.

Virtualisasi unit pemrosesan pusat (CPU) adalah teknologi dasar yang memungkinkan hypervisor, mesin virtual, dan sistem operasi yang berbeda. Hal ini memungkinkan satu CPU dibagi menjadi beberapa CPU virtual untuk digunakan oleh beberapa VM.

Pada awalnya, virtualisasi CPU sepenuhnya ditentukan oleh perangkat lunak, tetapi banyak prosesor saat ini menyertakan set instruksi yang diperluas yang mendukung virtualisasi CPU, yang meningkatkan kinerja VM.

Unit pemrosesan grafis (GPU) adalah prosesor multi-core khusus yang meningkatkan kinerja komputasi secara keseluruhan dengan mengambil alih pemrosesan grafis atau matematika tugas berat. Virtualisasi GPU memungkinkan beberapa VM menggunakan semua atau sebagian daya pemrosesan GPU tunggal untuk video yang lebih cepat, AI, dan aplikasi lainnya yang intensif grafis atau matematika.

Dua jenis utama GPU di lingkungan virtual adalah:

• GPU pass-through: GPUini membuat seluruh GPU tersedia untuk satu OS tamu.

• VGPU bersama: VGPU bersama membagi inti GPU fisik di antara beberapa GPU virtual (vGPU) untuk digunakan oleh VM berbasis server.

Linux menyertakan hypervisornya sendiri, mesin virtual berbasis kernel(KVM), yang mendukung ekstensi prosesor virtualisasi Intel dan AMD untuk membuat VM berbasis x86 dari dalam OS host Linux.

Sebagai OS sumber terbuka, Linux sangat dapat disesuaikan. Anda dapat membuat VM yang menjalankan versi Linux yang disesuaikan untuk beban kerja tertentu atau versi yang diperkuat keamanan untuk aplikasi yang lebih sensitif.

Dengan virtualisasi server, penyimpanan, dan sumber daya pusat data fisik lainnya, penyedia komputasi cloud dapat menawarkan berbagai layanan kepada pelanggan, termasuk yang berikut: 

• Infrastruktur sebagai layanan (IaaS): Model layananIaaS menyediakan server tervirtualisasi, penyimpanan, dan sumber daya jaringan yang bisa Anda konfigurasi berdasarkan kebutuhan.

• Platform sebagai layanan (PaaS): Modellayanan PaaS menawarkan alat pengembangan virtual, basis data, dan layanan berbasis cloud lainnya yang dapat Anda gunakan untuk membangun aplikasi dan solusi berbasis cloud Anda sendiri.

• Perangkat lunak sebagai layanan (SaaS): Perangkat lunak sebagai layanan mengacu pada aplikasi yang dihosting di cloud. SaaS adalah layanan berbasis cloud yang paling banyak digunakan.  

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang model layanan cloud ini, lihat halaman topik kami: “IaaS vs PaaS vs SaaS.”

Virtualisasi server mereproduksi seluruh komputer dalam perangkat keras, yang kemudian menjalankan seluruh OS. OS menjalankan satu aplikasi. Itu lebih efisien daripada tidak ada virtualisasi sama sekali, tetapi masih menduplikasi kode dan layanan yang tidak perlu untuk setiap aplikasi yang ingin Anda jalankan.

Kontainer mengambil pendekatan alternatif. Mereka berbagi kernel OS yang mendasarinya, hanya menjalankan aplikasi dan dependensinya, seperti pustaka perangkat lunak dan variabel lingkungan. Fitur ini membuat kontainer lebih kecil dan lebih cepat untuk menerapkan.

Lihat postingan blog “Kontainer versus VM: Apa bedanya?” untuk perbandingan yang lebih dekat.

Video ini, “Penjelasan Kontainerisasi”, menguraikan dasar-dasar containerisasi dan bagaimana perbandingannya dengan virtualisasi melalui VM.

Virtualisasi menawarkan banyak manfaat keamanan. Misalnya, VM yang terinfeksi malware dapat diputar kembali ke titik waktu (disebut snapshot) ketika VM tidak terinfeksi dan stabil; mereka juga dapat lebih mudah dihapus dan dibuat ulang. Anda tidak dapat selalu mendisinfeksi OS yang tidak divirtualisasi karena malware sering terintegrasi secara mendalam ke dalam komponen inti OS, bertahan di luar rollback sistem.

Fitur keamanan untuk melindungi VM dan perangkat keras fisik yang mendasarinya termasuk kontrol akses, pembaruan rutin, segmentasi jaringan, dan enkripsi. Selain itu, solusi keamanan berbasis perangkat lunak menyediakan alat pemantauan mesin virtual yang mengatasi alamat kepatuhan, menyediakan deteksi ancaman real-time, dan banyak lagi.

Banyak perusahaan menawarkan solusi virtualisasi khusus yang disesuaikan dengan contoh penggunaan yang berbeda, termasuk server, desktop, dan virtualisasi aplikasi. Di bawah ini adalah beberapa solusi paling menonjol di pasar:

• VMware: Pemimpin dalam virtualisasi server, desktop, jaringan, dan penyimpanan, VMware terkenal dengan keandalan dan alat yang kaya fitur. Hypervisor ESXi-nya, khususnya, telah diadopsi secara luas di lingkungan perusahaan.

• Oracle VirtualBox: Oracle VirtualBox adalah platform virtualisasi desktop sumber terbuka, pilihan populer untuk individu dan bisnis kecil yang ingin menjalankan beberapa sistem operasi pada satu mesin.

• Citrix: Dikenal karena kekuatannya dalam virtualisasi aplikasi, Citrix juga menawarkan solusi server dan desktop virtual, menyediakan platform bagi organisasi yang membutuhkan akses jarak jauh dan pengiriman aplikasi terpusat.

• Microsoft Hyper-V: Dibangun ke dalam Microsoft Windows, Hyper-V menawarkan produk virtualisasi server dan desktop yang hemat biaya.

• Red Hat Virtualisasi: Dibangun di KVM, Red Hat Virtualisasi menyediakan platform kelas enterprise untuk virtualisasi server dan desktop dengan fokus pada platform sumber terbuka.