ما هي آلة افتراضية (VM)؟

الجوانب الرئيسية

• تمكّن الآلات الافتراضية (VM) من تشغيل أنظمة تشغيل أو تطبيقات مختلفة على نفس الجهاز دون الحاجة إلى أجهزة إضافية.

• تعتبر الآلات الافتراضية ممتازة لاختبار البرامج الجديدة بشكل آمن، وتجربة أنظمة أخرى أو عزل البرامج التي قد تكون خطرة.

• VM مثل آلة Gate الافتراضية (GVM) تمكن العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية (dApps) من العمل بشكل موثوق على شبكة عالمية من أجهزة الكمبيوتر.

• على الرغم من أن الآلات الافتراضية تقدم مرونة وتحكم، إلا أنه قد يتعين عليها تعويض ذلك بالأداء واستخدام الموارد والتعقيد.

المقدمة

هل سبق لك أن رغبت في تشغيل Windows على جهاز MacBook الخاص بك أو تجربة تطبيق Linux دون تغيير نظام التشغيل الخاص بك أو شراء جهاز كمبيوتر منفصل؟ تتيح لك الآلات الافتراضية القيام بذلك من خلال إنشاء بيئة معزولة حيث يمكن تشغيل أنظمة التشغيل والتطبيقات المختلفة بأمان. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في شبكات blockchain لدعم العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية (dApps).

ما هي VM؟

آلة افتراضية (VM) هي مثل جهاز كمبيوتر يمكنك تكوينه ببضع نقرات، دون الحاجة إلى أجهزة إضافية. يمكنك تثبيت نظام تشغيل، حفظ الملفات، تشغيل التطبيقات والاتصال بالإنترنت، ولكنك تفعل ذلك داخل جهاز الكمبيوتر الخاص بك الحالي، المعروف أيضًا باسم المضيف.

يعمل نظام التشغيل المضيف لديك بجد في الخلفية، حيث يقدم ذاكرته وقوة المعالجة والتخزين لتشغيل الآلة الافتراضية بسلاسة. هذا مفيد بشكل خاص إذا كنت بحاجة إلى استخدام برنامج متاح فقط على نظام تشغيل آخر.

كيف تعمل الـ VM حقًا؟

خلف الكواليس، يقوم برنامج يسمى "الهايبر فيزر" بإدارة كل هذا. يأخذ الهايبر فيزر الموارد الفيزيائية لجهاز الكمبيوتر الخاص بك، مثل وحدة المعالجة المركزية، وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) والتخزين، ويقسمها حتى تتمكن عدة آلات افتراضية (VM) من استخدامها في وقت واحد.

يوجد نوعان رئيسيان من الهيبرفيسورات:

• النوع 1 (Bare-metal): يتم تثبيتها مباشرة على الأجهزة وغالبًا ما تُستخدم في مراكز البيانات أو المنصات السحابية. تم تصميمها للأداء والكفاءة.

• النوع 2 (مستضاف): يتم تشغيلها على نظام التشغيل العادي الخاص بك (مثل التطبيقات)وهي مناسبة للاختبار والتطوير.

بمجرد إعداد VM، يمكنك تشغيلها كما لو كانت جهاز كمبيوتر حقيقي وتثبيت البرامج، وتصفح الويب أو إنشاء التطبيقات.

لماذا تستخدم VM؟

1. لاختبار أنظمة تشغيل جديدة

مع VM، يمكنك تجربة أنظمة تشغيل مختلفة دون إجراء تغييرات على جهاز الكمبيوتر الرئيسي الخاص بك. إنه مثل تجربة نظام جديد في مساحة آمنة ومنفصلة.

2. عزل البرمجيات الخطرة

هل تحتاج إلى فتح ملف لست متأكدًا منه أو تجربة تطبيق غير معروف؟ تشغيله في جهاز افتراضي يحمي جهاز الكمبيوتر الخاص بك، لذا إذا واجهت برنامج ضار أو عطل في النظام، فلن يتأثر جهاز الكمبيوتر الرئيسي الخاص بك.

3. لتشغيل البرمجيات الموروثة أو غير المتاحة

بعض البرامج تعمل فقط على أنظمة أقدم مثل ويندوز XP. يمكن أن تعيد VM إنشاء هذا البيئة وتسمح لك بالاستمرار في استخدام البرامج التي قد لا تعمل على الأجهزة الحالية.

4. لتطوير واختبار الشيفرة على منصات مختلفة

تساعد الأجهزة الافتراضية المطورين على اختبار الكود على أنظمة تشغيل مختلفة ومحاكاة كيفية تصرف التطبيقات الجديدة في بيئات مختلفة.

5. لتعزيز السحابة

تُبنى العديد من خدمات السحابة ( مثل Gate Cloud) على VM. عند إطلاق مثيل في السحابة، فإنك تبدأ VM في مركز بيانات بعيد جاهز لاستضافة مواقع الويب أو التطبيقات أو قواعد البيانات.

كيف تستخدم الشبكات البلوكتشين الآلات الافتراضية

بينما تعتبر الآلات الافتراضية التقليدية بيئات معزولة، تعمل الآلات الافتراضية المستندة إلى blockchain كالمحرك الذي ينفذ العقود الذكية في شبكات blockchain. تتيح آلة Gate الافتراضية (GVM) للمطورين كتابة العقود الذكية بلغات مثل Solidity و Vyper و Yul، ونشرها على Gate وغيرها من الشبكات المتوافقة مع GVM. تضمن GVM أن يتبع كل عقد في الشبكة نفس القواعد عند إنشاء أو التفاعل مع العقود الذكية.

تقوم شبكات البلوكشين بتنفيذ أنواعها الخاصة من VM بناءً على أهداف التصميم. يركز البعض على السرعة وقابلية التوسع، بينما يسعى الآخرون إلى أن يكونوا أكثر أمانًا أو مرونة للمطورين. تستخدم شبكات مثل NEAR وCosmos VM المبنية على WebAssembly (WASM)، والتي تدعم العقود الذكية المكتوبة بعدة لغات برمجة.

تستخدم شبكات بلوكتشين الأخرى مثل Sui MoveVM، التي تنفذ العقود الذكية المكتوبة بلغة Move. تستخدم بلوكتشين سولانا بيئة تنفيذ مخصصة، غالبًا ما تُسمى آلة افتراضية لسولانا (SVM)، وهي مصممة لمعالجة المعاملات بالتوازي والتعامل مع كميات كبيرة من النشاط في الشبكة.

الآلات الافتراضية في العمل

قد لا تلاحظها، لكن VMs تعمل في الخلفية في كل مرة تتفاعل فيها مع التطبيقات اللامركزية (dApps).

• إذا كنت تستخدم تطبيقًا للتمويل اللامركزي (DeFi) مثل Gate Swap لتبادل الرموز، فإن معاملاتك تتم إدارتها بواسطة عقود ذكية تُنفذ داخل GVM.

• إذا كنت تقوم بسك NFT، فإن VM تنفذ الكود الذي يحتفظ بسجل لمن يمتلك كل NFT. عندما تقوم بعملية شراء أو تحويل، تقوم VM بتحديث السجلات لضمان دقة ملكية NFT.

• إذا كنت تستخدم تجميع الطبقة الثانية، يمكن تنفيذ معاملاتك بواسطة VM متخصصة، مثل zkGVM. تجعل zkGVM من الممكن تنفيذ العقود الذكية مع الاستفادة من إثباتات المعرفة الصفرية (ZKP).

قيود الآلات الافتراضية

1. تحميل الأداء: تضيف الآلات الافتراضية طبقة إضافية بين الأجهزة والشفرة التي تعمل. قد يؤدي ذلك إلى إبطاء الأمور أو يتطلب موارد حسابية أكثر مقارنة بتشغيل التطبيقات مباشرة على جهاز مادي.

2. التعقيد التشغيلي: يتطلب الحفاظ على VMs (، وخاصة في البنى التحتية السحابية أو شبكات blockchain)، جهدًا كبيرًا في الإعداد والتحديث. سيستغرق ذلك وقتًا وغالبًا ما يتطلب أدوات ومعرفة متخصصة.

3. التوافق: غالبًا ما تكون العقود الذكية مصممة لبيئة VM محددة. يجب إعادة كتابة أو تعديل الكود المكتوب للعقود الذكية في Gate ليعمل على سلاسل الكتل غير المتوافقة الأخرى مثل سولانا. هذا يعني أن المطورين يجب أن يخصصوا وقتًا وجهدًا إضافيين إذا كانوا يرغبون في إطلاق نفس التطبيق في بيئات متعددة.

الاستنتاجات

تلعب الآلات الافتراضية دورًا مهمًا في تشغيل أجهزة الكمبيوتر العادية، وكذلك في أنظمة البلوكشين. إنها تتيح لك تشغيل أنظمة تشغيل مختلفة، واختبار البرمجيات بشكل آمن، واستخدام نفس الأجهزة لمهام متعددة.

تُستخدم الآلات الافتراضية أيضًا في الشبكات القائمة على البلوكشين لدعم العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية. حتى إذا لم تكن خبيرًا، فإن معرفة كيفية عمل الآلات الافتراضية يمكن أن تعطيك فكرة أفضل عما يحدث خلف الكواليس في العديد من الأدوات والمنصات اللامركزية (DeFi) التي نستخدمها.