Що таке віртуальна машина (VM)?

Ключові аспекти

• Віртуальні машини (VM) дозволяють запускати різні операційні системи або програми на одному пристрої без додаткового обладнання.

• ВМ є відмінними для безпечного тестування нового програмного забезпечення, експериментування з іншими системами або ізоляції програм, які можуть бути ризикованими.

• VM як Віртуальна Машина Gate (GVM) дозволяє смарт-контрактам та децентралізованим додаткам (dApps) виконуватись надійно в глобальній мережі комп'ютерів.

• Хоча ВМ забезпечують гнучкість і контроль, їм може знадобитися компенсувати це продуктивністю, використанням ресурсів та складністю.

Вступ

Чи колись ви хотіли запустити Windows на своєму MacBook або випробувати додаток Linux, не змінюючи свою операційну систему чи купуючи окремий комп'ютер? Віртуальні машини дозволяють це, створюючи ізольоване середовище, де різні операційні системи та додатки можуть безпечно працювати. Вони також широко використовуються в блокчейн-мережах для підтримки смарт-контрактів та децентралізованих додатків (dApps).

Що таке VM?

VM - це як комп'ютер, який ви можете налаштувати кількома кліками, без необхідності в додатковому апаратному забезпеченні. Ви можете встановити операційну систему, зберігати файли, запускати програми та підключатися до Інтернету, але ви робите це в межах вашого існуючого комп'ютера, який також називається хостом.

Ваша хост-система виконує важку роботу за лаштунками, надаючи свою пам'ять, обчислювальну потужність і сховище для того, щоб віртуальна машина працювала без збоїв. Це особливо корисно, якщо вам потрібно використовувати програмне забезпечення, яке доступне лише в іншій операційній системі.

Як насправді працюють VM?

За сценою програмне забезпечення під назвою гіпервізор керує усім цим. Гіпервізор бере фізичні ресурси вашого комп'ютера, такі як ЦП, оперативна пам'ять (RAM) та зберігання, і розподіляє їх так, щоб кілька віртуальних машин (VM) могли використовувати їх одночасно.

Існує два основних типи гіпервізорів:

• Тип 1 (Bare-metal): ці установки здійснюються безпосередньо на апаратному забезпеченні і часто використовуються в дата-центрах або хмарних платформах. Вони призначені для продуктивності та ефективності.

• Тип 2 (Гостевий): вони працюють на вашій звичайній операційній системі (як програми) і підходять для тестування та розробки.

Коли ВМ налаштована, ви можете запустити її так, ніби це реальний комп'ютер, і встановлювати програмне забезпечення, переглядати веб-сторінки або створювати додатки.

Чому варто використовувати VM?

1. Щоб протестувати нові операційні системи

За допомогою віртуальної машини ви можете випробувати різні операційні системи, не вносячи зміни в свій основний комп'ютер. Це як випробувати нову систему в безпечному та відокремленому середовищі.

2. Ізолювати ризикове програмне забезпечення

Вам потрібно відкрити файл, у якому ви не впевнені, або протестувати невідому програму? Запустіть його у віртуальній машині, щоб захистити свій комп'ютер, тому якщо ви знайдете шкідливе ПЗ або збій системи, ваш основний комп'ютер не постраждає.

3. Для запуску спадкового або недоступного програмного забезпечення

Деякі програми працюють лише на старіших системах, таких як Windows XP. Віртуальна машина може відтворити це середовище і дозволити вам продовжувати використовувати програмне забезпечення, яке може не працювати на сучасних пристроях.

4. Щоб розробити та протестувати код на різних платформах

VM полегшують розробникам тестувати код на різних операційних системах і моделювати, як нові додатки поведуть себе в різних середовищах.

5. Щоб стимулювати хмару

Багато хмарних сервісів (, таких як Gate Cloud), побудовані на основі VM. Коли ви запускаєте інстанс у хмарі, ви запускаєте VM в віддаленому центрі обробки даних, готову для розміщення веб-сайтів, додатків або баз даних.

Як блокчейн-мережі використовують ВМ

Хоча традиційні ВМ є ізольованими середовищами, віртуальні машини блокчейна діють як двигун, що виконує смарт-контракти в мережах блокчейна. Віртуальна машина Gate (GVM) дозволяє розробникам писати смарт-контракти на мовах, таких як Solidity, Vyper та Yul, і розгортати їх у Gate та інших мережах, що сумісні з GVM. GVM гарантує, що кожен вузол мережі дотримується тих самих правил при створенні або взаємодії зі смарт-контрактами.

Блокчейн-мережі реалізують свої власні типи віртуальних машин, виходячи з цілей дизайну. Деякі зосереджуються на швидкості та масштабованості, тоді як інші прагнуть бути більш безпечними або гнучкими для розробників. Такі мережі, як NEAR та Cosmos, використовують віртуальні машини на основі WebAssembly (WASM), які підтримують смарт-контракти, написані на різних мовах програмування.

Інші блокчейн-мережі, такі як Sui, використовують MoveVM, який виконує смарт-контракти, написані мовою Move. Блокчейн Solana використовує спеціалізоване середовище виконання, часто називане Віртуальною Машиною Solana (SVM), яке розроблене для обробки транзакцій паралельно та управління великими обсягами активності в мережі.

Віртуальні машини в дії

Можливо, ти їх не помічаєш, але ВМ працюють за кулісами щоразу, коли ти взаємодієш з децентралізованими (dApps).

• Якщо ви використовуєте додаток Децентралізованих Фінансів (DeFi), такий як Gate Swap, для обміну токенами, ваші транзакції обробляються смарт-контрактами, що виконуються в межах GVM.

• Якщо ви карбуєте NFT, ВМ виконує код, який веде облік того, хто володіє кожним NFT. Коли ви здійснюєте покупку або передачу, ВМ оновлює записи, щоб власність на NFT залишалася точною.

• Якщо ви використовуєте розгортку другого рівня, ваші транзакції можуть виконуватися спеціалізованою віртуальною машиною, такою як zkGVM. zkGVM роблять можливим виконання смарт-контрактів, отримуючи вигоду від доказів нульового знання (ZKP).

Обмеження ВМ

1. Перевантаження продуктивності: ВМ додають додатковий рівень між апаратним забезпеченням та кодом, який виконується. Це може сповільнити процеси або вимагати більше обчислювальних ресурсів у порівнянні з виконанням додатків безпосередньо на фізичній машині.

2. Операційна складність: підтримка ВМ (особливо в хмарних інфраструктурах або блокчейн-мережах) вимагає багато зусиль для налаштування та оновлення. Це займе час і часто вимагає спеціалізованих інструментів і знань.

3. Сумісність: смарт-контракти часто розробляються для конкретного середовища VM. Код, написаний для смарт-контрактів на Gate, повинен бути переписаний або адаптований для роботи на інших несумісних блокчейнах, таких як Solana. Це означає, що розробникам потрібно витратити додатковий час і зусилля, якщо вони хочуть запустити одну й ту ж програму в кількох середовищах.

Висновки

VM відіграють важливу роль у функціонуванні звичайних комп'ютерів, а також у блокчейн-системах. Вони дозволяють запускати різні операційні системи, безпечно тестувати програмне забезпечення та використовувати одне й те саме апаратне забезпечення для кількох завдань.

Віртуальні машини також використовуються в блокчейн-мережах для запуску смарт-контрактів та децентралізованих застосунків. Навіть якщо ви не експерт, знання про те, як працюють ВМ, може дати вам краще уявлення про те, що відбувається за лаштунками у багатьох з інструментів та платформ DeFi, які ми використовуємо.