O que é uma máquina virtual?

As máquinas virtuais usam tecnologia de virtualização para criar hardware virtual, ou uma versão virtual de um computador em uma máquina física. A máquina física em que as VMs são executadas é chamada de host, e as VMs em execução no host são chamadas de convidados. 

Cada VM convidada é executada em uma partição isolada no host, completamente separada dos outros convidados. É possível hospedar várias VMs em uma única máquina host, geralmente um servidor, em execução em uma camada de software conhecida como hipervisor.

O hipervisor abstrai os recursos físicos da máquina host, como CPUs, GPUs, TPUs, memória, armazenamento ou redes, em um pool que pode ser provisionado e alocado dinamicamente para VMs convidadas, conforme necessário, proporcionando mais flexibilidade e aumentando a eficiência geral.

• Tipo 1: hipervisores bare-metal: são executados diretamente no hardware físico do host. Eles são usados com frequência em data centers corporativos devido ao alto desempenho e eficiência. Por exemplo, o Google Cloud usa um hipervisor baseado em KVM para alimentar as máquinas virtuais do Compute Engine.
• Tipo 2: hipervisores hospedados: são executados como um aplicativo em um sistema operacional, o que os torna adequados para uso em computadores. O caso de uso mais comum é desenvolvimento e teste.

Embora as VMs e os contêineres sejam usados para isolar aplicativos, eles fazem isso de maneiras fundamentalmente diferentes. Uma máquina virtual virtualiza toda a pilha de hardware físico, incluindo o sistema operacional. Isso torna cada VM um ambiente isolado e independente, mas também significa que as VMs tendem a ser maiores e a consumir mais recursos.

Por outro lado, os contêineres são mais leves porque virtualizam apenas a camada do SO. Em vez de incluir um sistema operacional completo com cada aplicativo, um contêiner compartilha o kernel do SO do host. Isso permite que os contêineres usem menos recursos do que as VMs e sejam iniciados mais rapidamente, sem perder o isolamento. Isso torna os contêineres atraentes para o desenvolvimento de novos aplicativos. Como muitos dos aplicativos desenvolvidos nos últimos 10 anos foram criados para contêineres, muitas cargas de trabalho, incluindo e-commerce, back-office e IA, são nativas de contêineres.

No entanto, há algumas considerações a serem feitas ao executar VMs. Um dos maiores desafios em potencial das máquinas virtuais é que executar vários sistemas operacionais e uma camada de hipervisor pode gerar custos de desempenho se a máquina host não for robusta o suficiente. Além disso, o hardware virtual pode não ser tão eficiente quanto o hardware de uma máquina física. Por fim, a maioria dos provedores de nuvem oferece máquinas virtuais com CPU e memória fixas, o que leva a um uso ineficiente dos recursos.

Muitas dessas preocupações poderão ser superadas se usarmos VMs oferecidas por um provedor de serviços de nuvem. As VMs em nuvem oferecem muitas vantagens sobre as tradicionais, porque permitem que as organizações acessem o poder computacional de todos os computadores de um data center, em vez de uma única máquina. Além disso, os tamanhos de máquinas virtuais do Google Compute Engine oferecem tipos de máquinas personalizados. Em vez de selecionar entre tipos de máquinas predefinidos que podem incluir capacidade excessiva, você pode adaptar a proporção de CPU para memória de acordo com suas cargas de trabalho, pagando apenas pelos recursos que realmente usa. Essa abordagem direcionada minimiza o desperdício e pode reduzir significativamente seus gastos com a nuvem, especialmente ao migrar do local para o Google Cloud ou de outros provedores de nuvem. O Compute Engine também oferece tipos de máquina virtuais otimizados para necessidades específicas dos clientes para cargas de trabalho corporativas, configurações de memória alta ou cargas de trabalho exigentes, como machine learning ou computação de alto desempenho.

O Google Cloud também oferece máquinas virtuais protegidas para maior segurança e integridade verificável das instâncias de VM. As máquinas virtuais protegidas do Google Cloud usam recursos e controles avançados de segurança da plataforma que protegem as cargas de trabalho da empresa contra ameaças como ataques remotos, escalonamento de privilégios e pessoas maliciosas com informações privilegiadas. 

Para alguns aplicativos, os desenvolvedores podem optar por ignorar as VMs tradicionais. Modelos de implantação modernos, como orquestração de contêineres (Google Kubernetes Engine – GKE) e computação sem servidor (Cloud Run), são alternativas poderosas para casos de uso específicos, permitindo que as equipes ignorem o gerenciamento do sistema operacional da VM, melhorando a velocidade de implantação e, muitas vezes, alcançando maior economia.