Apa yang dimaksud dengan virtualisasi?

Dengan memanfaatkan 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 (virtual machine/VM). Setiap VM menjalankan sistem operasinya sendiri (operating system/OS) dan berperilaku seperti komputer fisik yang terpisah, meskipun berbagi perangkat keras dasar yang sama.

Saat ini, virtualisasi merupakan praktik mendasar dalam arsitektur TI perusahaan sekaligus pendorong utama komputasi cloud. Teknologi tersebut memungkinkan penyedia layanan cloud (cloud service provider/CSP) seperti IBM Cloud®, Microsoft Azure, Google Cloud, dan Amazon Web Services (AWS), untuk secara optimal memanfaatkan infrastruktur TI-nya secara optimal demi menghadirkan sumber daya yang terskalakan. Bagi perusahaan, hal ini berarti perusahaan hanya membeli sumber daya komputasi yang dibutuhkannya, lalu menskalakannya secara hemat biaya seiring beban kerjanya bertumbuh — sehingga memaksimalkan investasinya.

Kemunculan teknologi virtualisasi bermula pada 1964, ketika IBM® meluncurkan CP-40, yakni proyek riset berbagi waktu (time-sharing) untuk IBM System/360. CP-40 kemudian berkembang menjadi CP-67, yang pada akhirnya memengaruhi Unix — salah satu sistem operasi berbagi waktu multipengguna pertama, yang menjadi landasan bagi teknologi virtualisasi modern seperti mesin virtual. Pada 1972, IBM mengumumkan produk mesin virtual resmi pertamanya, VM/370, untuk System/370.

Pada 1998, VMware mengembangkan teknologi virtualisasi x86 yang memungkinkan satu mesin disegmentasi menjadi beberapa mesin virtual, yang masing-masing menjalankan sistem operasinya sendiri. Pada 1999, perusahaan tersebut meluncurkan VMware Workstation 1.0 — produk komersial pertama yang memungkinkan pengguna menjalankan beberapa sistem operasi sebagai mesin virtual pada satu PC. Produk tersebut menjadi populer di kalangan pengembang perangkat lunak berkat kemampuannya menguji serta mengembangkan aplikasi pada lingkungan OS yang berbeda dengan mudah.

Menurut proyeksi The Business Research Company, pasar perangkat lunak virtualisasi diperkirakan bertumbuh dari USD 85,83 miliar pada 2024 menjadi USD 100,19 miliar pada 2025, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (compound annual growth rate/CAGR) sebesar 16,7%.¹

Pertumbuhan tersebut didorong oleh kemajuan komputasi edge, kontainerisasi, hybrid cloud dan multicloud, serta meningkatnya fokus pada keamanan dan kepatuhan. Tren lain yang muncul dan berkontribusi pada pasar virtualisasi mencakup integrasi Internet of Things (IoT), kecerdasan buatan (artificial intelligence/AI), dan pembelajaran mesin (machine learning/ML).

Virtualisasi menawarkan banyak manfaat bagi pusat data lokal maupun berbasis cloud yang mendukung operasi TI, termasuk enam hal berikut.

• Efisiensi sumber daya

• Manajemen yang lebih mudah

• Waktu henti minimal

• Penyediaan yang lebih cepat

• Disaster recovery

• Efisiensi biaya

Sebelum virtualisasi, staf TI mengalokasikan unit pemrosesan pusat (central processing unit/CPU) fisik khusus bagi setiap server aplikasi — dengan menyiapkan server terpisah untuk setiap aplikasi. Pendekatan tersebut, yang mengutamakan satu aplikasi dan satu sistem operasi per komputer, diadopsi berkat keandalannya. Namun, setiap server fisik sering kali kurang dimanfaatkan.

Sebaliknya, virtualisasi server memungkinkan organisasi menjalankan beberapa aplikasi — yang masing-masing memiliki VM dan OS-nya sendiri — pada satu server fisik, biasanya server x86, tanpa mengorbankan keandalan. Kemampuan tersebut memaksimalkan penggunaan kapasitas komputasi perangkat keras fisik sekaligus mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya.

Mengganti komputer fisik dengan VM yang didefinisikan perangkat lunak memudahkan pengelolaan serta penegakan kebijakan melalui perangkat lunak. Hal tersebut memungkinkan pembentukan alur kerja manajemen layanan TI yang otomatis. Misalnya, perangkat penerapan dan konfigurasi otomatis memungkinkan administrator untuk mendefinisikan mesin virtual serta aplikasi sebagai layanan di dalam templat perangkat lunak, yang dapat diterapkan secara konsisten tanpa pengaturan manual.

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

Kegagalan OS maupun aplikasi dapat berujung pada waktu henti yang mengganggu produktivitas pengguna. Virtualisasi memungkinkan administrator untuk menjalankan beberapa VM redundan secara bersamaan sekaligus melakukan failover di antara VM tersebut ketika masalah terjadi. Sebagai perbandingan, menjalankan beberapa server fisik redundan akan jauh lebih mahal.

Menyiapkan perangkat keras bagi setiap aplikasi dapat memakan waktu. Namun, apabila perangkat keras sudah tersedia, penyediaan mesin virtual untuk menjalankan aplikasi jauh lebih cepat secara signifikan. Perangkat lunak manajemen VM kini dapat mengotomatiskan proses tersebut sehingga merampingkan alur kerja.

Virtualisasi mengoptimalkan disaster recovery dengan memungkinkan pemulihan layanan secara cepat dan waktu henti yang minimal. Karena mesin virtual dapat dengan mudah dipindahkan, direplikasi, atau dicadangkan, pemulihan sistem ke kondisi operasional berlangsung lebih cepat serta lebih efisien dibandingkan pada server fisik tradisional.

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

Untuk pembahasan yang lebih mendalam mengenai manfaat virtualisasi, baca “5 Manfaat Virtualisasi.”

Virtualisasi bergantung pada beberapa komponen utama untuk membangun dan mengelola lingkungan virtual. Setiap komponen memainkan peran penting dalam memastikan alokasi sumber daya yang efektif, sehingga beberapa VM dapat berjalan secara bersamaan tanpa gangguan.

• Mesin fisik (server atau komputer)

• Mesin virtual (VM)

• Hypervisor

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

Mesin virtual (VM) adalah lingkungan virtual yang menyimulasikan komputer fisik dalam bentuk perangkat lunak. VM biasanya disebut sebagai guest — dengan satu atau lebih mesin “guest“ yang berjalan pada mesin host.

Mesin virtual biasanya terdiri atas beberapa berkas — mencakup berkas konfigurasi, penyimpanan bagi hard drive virtual, serta dependensi lainnya. Dengan membagi sumber daya sistem antarmesin virtual, virtualisasi menawarkan skalabilitas, efisiensi, serta penghematan biaya sesuai permintaan.

Hypervisor adalah lapisan perangkat lunak yang mengoordinasikan VM. Lapisan tersebut berfungsi sebagai antarmuka antara VM dan perangkat keras fisik yang mendasarinya — sekaligus memastikan bahwa setiap VM memiliki akses terhadap sumber daya fisik yang diperlukannya untuk beroperasi. Selain itu, hypervisor juga memastikan bahwa setiap VM tidak saling mengganggu dengan merebut ruang memori maupun siklus komputasi VM lainnya.

Terdapat dua jenis hypervisor.

• Hypervisor tipe 1:  Hypervisor tipe 1 — atau bare-metal — berinteraksi langsung dengan sumber daya fisik yang mendasarinya, sehingga menggantikan sistem operasi tradisional sepenuhnya. Hypervisor tipe 1 paling sering dijumpai pada skenario virtual server, yakni ketika server berbasis perangkat lunak dibangun dengan mempartisi server fisik menjadi beberapa segmen mandiri yang lebih kecil — yang masing-masing mampu menjalankan sistem operasi serta aplikasinya sendiri.

• Hypervisor tipe 2:  Hypervisor tipe 2 berjalan sebagai aplikasi pada OS yang sudah ada. Jenis ini paling umum dimanfaatkan pada titik akhir untuk menjalankan sistem operasi guest — dan menimbulkan overhead kinerja, sebab hypervisor tersebut harus memanfaatkan OS host untuk mengakses serta mengoordinasikan sumber daya yang mendasarinya.

Di luar virtualisasi server, banyak jenis infrastruktur TI lain dapat divirtualisasi demi menghadirkan keuntungan signifikan bagi para manajer TI secara khusus serta perusahaan secara keseluruhan. Jenis virtualisasi tersebut meliputi sepuluh hal berikut.

• Virtualisasi desktop

• Virtualisasi jaringan

• Virtualisasi penyimpanan

• Virtualisasi data

• Virtualisasi aplikasi

• Virtualisasi pusat data

• Virtualisasi CPU

• Virtualisasi GPU

• Virtualisasi Linux

• Virtualisasi cloud

Virtualisasi desktop memungkinkan organisasi menjalankan beberapa sistem operasi desktop — yang masing-masing berada di VM tersendiri pada komputer yang sama.

Terdapat dua jenis virtualisasi desktop:

• Infrastruktur desktop virtual (virtual desktop infrastructure/VDI): VDI menjalankan beberapa desktop pada VM di server pusat lalu mengalirkannya ke pengguna yang masuk melalui perangkat thin client. Dengan demikian, VDI memungkinkan organisasi menyediakan akses bagi penggunanya ke berbagai sistem operasi dari perangkat apa pun — misalnya laptop atau komputer desktop — tanpa perlu memasang OS secara lokal di setiap perangkat.

• Virtualisasi desktop lokal: Virtualisasi desktop lokal menjalankan hypervisor pada komputer lokal, sehingga memungkinkan pengguna untuk menjalankan satu atau lebih sistem operasi tambahan pada komputer tersebut sekaligus beralih antar-OS sesuai kebutuhan, tanpa mengubah apa pun pada OS utama.

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

Virtualisasi jaringan memanfaatkan perangkat lunak untuk membangun “tampilan” jaringan yang dapat dimanfaatkan administrator untuk mengelola jaringan dari satu konsol. Virtualisasi jaringan mengambil elemen serta fungsi perangkat keras — misalnya koneksi, switch, dan router — lalu mengabstraksikannya menjadi perangkat lunak yang berjalan pada hypervisor. Administrator jaringan virtual dapat memodifikasi serta mengendalikan elemen tersebut tanpa menyentuh komponen fisik yang mendasarinya — sehingga menyederhanakan manajemen jaringan secara drastis.

Jenis virtualisasi jaringan meliputi dua hal berikut:

• Jaringan yang didefinisikan perangkat lunak (software-defined networking/SDN): Pendekatan arsitektur jaringan yang didefinisikan perangkat lunak memvirtualisasi perangkat keras yang mengendalikan perutean lalu lintas jaringan. Hal ini dilakukan melalui platform terpusat yang disebut control plane, yang membantu mengelola infrastruktur TI serta mengarahkan lalu lintas jaringan.
• Virtualisasi fungsi jaringan (network functions virtualization/NFV): NFV memvirtualisasi satu atau lebih peralatan perangkat keras yang menyediakan fungsi jaringan tertentu — misalnya firewall, penyeimbang beban (load balancer), dan penganalisis lalu lintas — sehingga memudahkan konfigurasi, penyediaan, serta pengelolaan komponen tersebut.

Virtualisasi penyimpanan memungkinkan seluruh perangkat penyimpanan di jaringan — baik yang terpasang pada server individual maupun unit penyimpanan yang berdiri sendiri — untuk diakses serta dikelola sebagai satu perangkat penyimpanan tunggal. Secara khusus, virtualisasi penyimpanan mengonsolidasikan seluruh blok penyimpanan ke dalam satu kumpulan bersama yang dapat ditetapkan ke VM mana pun di jaringan sesuai kebutuhan. Virtualisasi penyimpanan memudahkan penyediaan penyimpanan bagi VM sekaligus memanfaatkan seluruh penyimpanan yang tersedia di jaringan secara maksimal.

Penyedia layanan cloud mengandalkan virtualisasi penyimpanan demi menawarkan layanan penyimpanan cloud, mencakup block storage, object storage, dan file storage.

Perusahaan modern menyimpan data dari berbagai aplikasi dengan memanfaatkan beberapa format berkas di berbagai lokasi — mulai dari cloud hingga perangkat keras serta sistem perangkat lunak lokal. Virtualisasi data memungkinkan aplikasi mana pun mengakses seluruh data tersebut, terlepas dari sumber, format, maupun lokasinya.

Perangkat virtualisasi data membangun lapisan perangkat lunak di antara aplikasi yang mengakses data dan sistem yang menyimpannya. Lapisan tersebut menerjemahkan permintaan atau kueri data dari aplikasi sesuai kebutuhan, lalu mengembalikan hasil yang dapat mencakup beberapa sistem. Virtualisasi data dapat membantu memecah silo data ketika jenis integrasi lain tidak layak, tidak diinginkan, atau tidak terjangkau.

Virtualisasi aplikasi menjalankan perangkat lunak aplikasi tanpa memasangnya langsung pada OS pengguna. Teknologi tersebut berbeda dari virtualisasi desktop penuh, sebab hanya aplikasi yang berjalan pada lingkungan virtual — sementara OS di perangkat pengguna akhir berjalan seperti biasa.

Terdapat tiga jenis virtualisasi aplikasi:

• Virtualisasi aplikasi lokal: Pada jenis ini, seluruh aplikasi berjalan pada titik akhir, namun di dalam runtime alih-alih pada perangkat keras aslinya.

• Application streaming: Melalui application streaming, aplikasi berada di sebuah server yang mengirimkan komponen perangkat lunak berukuran kecil untuk dijalankan di perangkat pengguna akhir bila diperlukan.

• Virtualisasi aplikasi berbasis server: Pada jenis ini, aplikasi berjalan sepenuhnya di server, yang hanya mengirimkan antarmuka penggunanya ke perangkat klien.

Virtualisasi pusat data mengabstraksikan sebagian besar perangkat keras pusat data menjadi perangkat lunak — sehingga secara efektif memungkinkan administrator untuk membagi satu pusat data fisik menjadi beberapa pusat data virtual bagi klien yang berbeda.

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

Virtualisasi CPU adalah teknologi dasar yang memungkinkan beroperasinya hypervisor, mesin virtual, serta sistem operasi yang berbeda. Teknologi ini memungkinkan satu CPU dibagi menjadi beberapa CPU virtual untuk dimanfaatkan beberapa VM.

Pada awalnya, virtualisasi CPU sepenuhnya didefinisikan perangkat lunak. Namun, banyak prosesor saat ini menyertakan set instruksi yang diperluas dan mendukung virtualisasi CPU — sehingga meningkatkan kinerja VM.

Unit pemrosesan grafis (graphics processing unit/GPU) adalah prosesor multi-core khusus yang meningkatkan kinerja komputasi secara keseluruhan dengan mengambil alih tugas berat pemrosesan grafis maupun matematis. Virtualisasi GPU memungkinkan beberapa VM memanfaatkan seluruh atau sebagian daya pemrosesan satu GPU demi video yang lebih cepat, AI, serta aplikasi lain yang intensif secara grafis maupun matematis.

Dua jenis utama virtualisasi GPU pada lingkungan virtual adalah berikut ini:

• GPU pass-through: Jenis ini menjadikan seluruh GPU tersedia bagi satu OS guest.

• vGPU bersama: Jenis ini membagi inti GPU fisik di antara beberapa GPU virtual (vGPU) untuk dimanfaatkan VM berbasis server.

Linux menyertakan hypervisor tersendiri — yakni mesin virtual berbasis kernel (kernel-based virtual machine/KVM) — yang mendukung ekstensi prosesor virtualisasi Intel serta AMD untuk membangun VM berbasis x86 dari dalam OS host Linux.

Sebagai OS sumber terbuka, Linux sangat dapat disesuaikan. Organisasi dapat membangun VM yang menjalankan versi Linux yang disesuaikan bagi beban kerja tertentu, atau versi yang diperkuat dari sisi keamanan bagi aplikasi yang lebih sensitif.

Melalui virtualisasi server, penyimpanan, serta sumber daya pusat data fisik lainnya, penyedia komputasi cloud dapat menawarkan berbagai layanan kepada pelanggan — mencakup tiga model berikut.

• Infrastruktur sebagai layanan (IaaS): Model layanan IaaS menyediakan server tervirtualisasi, penyimpanan, serta sumber daya jaringan yang dapat dikonfigurasi berdasarkan kebutuhan.

• Platform sebagai layanan (platform as a service/PaaS): Model layanan PaaS menawarkan perangkat pengembangan virtual, basis data, serta layanan berbasis cloud lainnya yang dapat dimanfaatkan untuk membangun aplikasi dan solusi berbasis cloud sendiri.

• Perangkat lunak sebagai layanan (software as a service/SaaS): SaaS mengacu pada aplikasi yang dihosting di cloud. SaaS merupakan layanan berbasis cloud yang paling banyak dimanfaatkan.

Untuk mempelajari lebih lanjut mengenai model layanan cloud tersebut, baca halaman topik kami: “IaaS vs PaaS vs SaaS.”

Virtualisasi server mereproduksi seluruh komputer dalam bentuk perangkat lunak, yang kemudian menjalankan satu OS penuh. OS tersebut menjalankan satu aplikasi. Pendekatan itu lebih efisien daripada tanpa virtualisasi sama sekali, tetapi tetap menduplikasi kode serta layanan yang tidak diperlukan bagi setiap aplikasi yang hendak dijalankan.

Kontainer menempuh pendekatan alternatif. kontainer berbagi kernel OS yang mendasarinya — dan hanya menjalankan aplikasi beserta dependensinya, seperti pustaka perangkat lunak dan variabel lingkungan. Karakteristik tersebut menjadikan kontainer lebih ringan dan lebih cepat diterapkan.

Baca unggahan blog “Kontainer versus VM: Apa bedanya?“ untuk perbandingan yang lebih mendalam.

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 dikembalikan ke titik waktu tertentu — yang disebut snapshot — ketika VM tersebut tidak terinfeksi dan stabil; VM juga dapat lebih mudah dihapus lalu dibuat ulang. OS yang tidak divirtualisasi tidak selalu dapat dibersihkan dari infeksi, sebab malware sering kali terintegrasi secara mendalam ke dalam komponen inti OS sehingga bertahan melewati proses 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 perangkat pemantauan mesin virtual yang menangani kepatuhan, menghadirkan deteksi ancaman real-time, serta berbagai fungsi lainnya.

Banyak perusahaan menawarkan solusi virtualisasi khusus yang disesuaikan dengan contoh penggunaan yang berbeda — mencakup virtualisasi server, desktop, dan aplikasi. Berikut beberapa solusi paling menonjol di pasar.

• VMware: Sebagai pemimpin dalam virtualisasi server, desktop, jaringan, dan penyimpanan, VMware terkenal berkat keandalan serta perangkatnya 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 bagi individu serta bisnis kecil yang hendak menjalankan beberapa sistem operasi pada satu mesin.

• Citrix: Dikenal berkat kekuatannya dalam virtualisasi aplikasi, Citrix juga menawarkan solusi server serta desktop virtual — sehingga menyediakan platform bagi organisasi yang memerlukan akses jarak jauh dan penyampaian aplikasi secara terpusat.

• Microsoft Hyper-V: Terintegrasi dalam Microsoft Windows, Hyper-V menawarkan produk virtualisasi server serta desktop yang hemat biaya.

• Red Hat Virtualization: Dibangun di atas KVM, Red Hat Virtualization menyediakan platform enterprise-grade untuk virtualisasi server dan desktop, dengan fokus pada platform sumber terbuka.