Досліджуйте, як працюють віртуальні машини (VM) в епоху цифрових технологій

Основні пункти

• Віртуальні машини дозволяють виконувати кілька операційних систем на одному пристрої без необхідності інвестицій у додаткове обладнання.
• Це безцінні інструменти для забезпечення безпеки при тестуванні невідомих додатків або нових програмних середовищ.
• У блокчейн-екосистемі віртуальні машини, такі як Ethereum Virtual Machine (EVM), є серцем, яке приводить в дію смарт-контракти та децентралізовані додатки (dApps).
• Хоча віртуальні машини забезпечують велику гнучкість і контроль, вони передбачають компроміси в плані продуктивності, споживання ресурсів і збільшення операційної складності.

Яка справжня функція віртуальної машини?

Уявіть, що вам потрібно запустити macOS на комп'ютері з Windows або експериментувати з Linux, не торкаючись вашої основної операційної системи. Віртуальні машини роблять це можливим, створюючи ізольоване середовище, де різні платформи та програмне забезпечення можуть співіснувати без взаємного втручання. Поза особистим робочим столом ці віртуалізовані середовища є основою в блокчейн-мережах, де вони живлять виконання смарт-контрактів і екосистем децентралізованих додатків.

Анатомія віртуальної машини: як насправді це працює

VM є по суті реплікою комп'ютера, яку ви налаштовуєте за кілька хвилин, повністю незалежною від фізичного апаратного забезпечення, яким ви володієте. Ви можете встановлювати повні операційні системи, зберігати дані, запускати програми та підключатися до мережі, все це всередині вашої хост-машини. Хост-система прозоро постачає свою оперативну пам'ять, обчислювальну потужність і сховище, щоб VM працювала безперешкодно.

Те, що відбувається в основі, координується критичним компонентом, званим гіпервізором. Це спеціалізоване програмне забезпечення бере фізичні ресурси вашого обладнання (процесор, пам'ять, диск) і розумно їх розділяє, дозволяючи кільком віртуальним машинам одночасно ділитися цими ресурсами.

Існує дві основні категорії гіпервізорів:

• Гіпервізори Типу 1 (Без базової операційної системи ): Встановлюються безпосередньо на фізичне обладнання, без посередників. Є стандартним варіантом у корпоративних дата-центрах та платформах хмарних обчислень, оптимізовані для максимальної ефективності та продуктивності.
• Гіпервізори типу 2 ( З базовою операційною системою ): Працюють як звичайні програми на вашій існуючій операційній системі. Ідеальні для розробників, які потребують тестування коду або експериментів з різними середовищами без ризику для основної системи.

Чому варто включити віртуальні машини у свій робочий процес?

Безпечне дослідження нових операційних систем

Ви можете отримати доступ до різних платформ у контрольованому та ізольованому середовищі. Якщо щось піде не так, ваш основний комп'ютер залишиться недоторканим. Це цифровий еквівалент репетиції на безпечній сцені перед фінальною презентацією.

Захист від програмних загроз

У вас є сумніви щодо відкриття вкладеного документа або встановлення невідомої програми? Виконання його у віртуальній машині діє як бар'єр. Навіть якщо ви натрапите на шкідливе ПЗ або зазнаєте катастрофічного збою всередині ВМ, ваш основний комп'ютер та критично важливі дані залишаються захищеними.

Зворотна сумісність зі старим програмним забезпеченням

Деякі спеціалізовані або спадкові програми працюють лише на старих версіях операційної системи. Віртуальні машини відтворюють ці історичні середовища, дозволяючи вам продовжувати використовувати інструменти, які в іншому випадку були б недоступні в сучасних технологіях.

Розробка мультиплатформних рішень та розподільне тестування

Для розробників віртуальні машини є ідеальною лабораторією. Вони можуть симулювати та тестувати, як їхні програми працюють на різних операційних системах, не підтримуючи при цьому безліч фізичних пристроїв. Це прискорює цикли розробки та покращує якість програмного забезпечення.

Інфраструктура в хмарі на вимогу

Служби, такі як AWS, Azure та Google Cloud Platform, будують всю свою інфраструктурну пропозицію на віртуальних машинах. Коли ви виділяєте ресурси в хмарі, ви по суті запускаєте одну або кілька віртуальних машин на віддалених серверах, готових для розміщення ваших додатків, веб-сайтів або баз даних.

Важлива роль ВМ у блокчейн-мережах

У контексті блокчейн віртуальні машини виходять за межі своєї традиційної ролі. Вони не є просто ізольованими середовищами, а обчислювальними двигунами, які виконують основні операції децентралізованих мереж.

Ethereum Virtual Machine (EVM) є найяскравішим прикладом. Вона дозволяє програмістам писати смарт-контракти, використовуючи такі мови, як Solidity, Vyper та Yul, які потім розгортаються в Ethereum та сумісних мережах. EVM гарантує, що кожен учасник у мережі перевіряє та інтерпретує ці контракти за однаковими правилами, забезпечуючи узгодженість у всій розподіленій системі.

Однак, панорама віртуальних машин блокчейн значно більш різноманітна:

• NEAR Protocol та Cosmos прийняли віртуальні машини на основі WebAssembly (WASM), що дозволяє програмістам писати контракти на різних мовах програмування, а не лише на власних рішеннях.
• Sui використовує MoveVM, спеціалізоване середовище виконання, яке виконує контракти, написані мовою Move, зосереджуючи увагу на безпеці та виразності.
• Solana впроваджує свою власну персоналізовану віртуальну машину (SVM), спеціально розроблену для обробки транзакцій паралельно та управління масивними обсягами мережевої активності з високою швидкістю.

Кожна архітектура відображає різні дизайнерські рішення: деякі надають пріоритет швидкості та масштабованості, тоді як інші прагнуть до більшої безпеки, гнучкості для розробників або специфічних інновацій протоколу.

Віртуальні машини в дії: реальні випадки використання

Хоча вони працюють тихо на другому плані, віртуальні машини блокчейн активні щоразу, коли ти взаємодієш з децентралізованими додатками:

• У DeFi-транзакціях: Коли ви обмінюєте токени на платформах, таких як Uniswap, смарт-контракти, які полегшують цей обмін, виконуються в межах EVM, перевіряючи баланси, обчислюючи ставки та передаючи активи.
• У створенні та передачі NFT: Віртуальна машина управляє кодом, який реєструє власність кожного невзаємозамінного токена. Коли ви купуєте або передаєте NFT, віртуальна машина обробляє оновлення власності, підтримуючи точний облік.
• У рішеннях другого рівня: У роллапах, таких як ті, що базуються на нульових знаннях (zkEVM), спеціалізована віртуальна машина виконує смарт-контракти, генеруючи криптографічні докази дійсності, які надсилаються до основної блокчейн.

Вроджені виклики та обмеження

Вартість продуктивності

Віртуальні машини вводять рівень абстракції між апаратним забезпеченням та виконуваним кодом. Це посередництво може призвести до уповільнення та вимагати більше обчислювальної потужності в порівнянні з безпосереднім виконанням на фізичних машинах.

Запит на експертизу та обслуговування

Підтримка віртуальних машин, особливо в хмарах або складних блокчейн-мережах, вимагає ретельної конфігурації, регулярних оновлень та постійного моніторингу. Це вимагає спеціалізованих інструментів та глибоких технічних знань, що займає цінний час.

Фрагментація через сумісність

Смарт-контракти часто розробляються для конкретної віртуальної машини. Код, написаний для Ethereum, потрібно буде переписати або суттєво змінити, щоб він працював на блокчейнах, таких як Solana або інших, що не сумісні з EVM. Розробники, які бажають розширитися на кілька екосистем, стикаються з подвійними витратами.

Останні роздуми

Віртуальні машини є невидимими, але суттєвими опорами як у звичайних обчисленнях, так і в блокчейн-інфраструктурах. Вони забезпечують гнучкість, безпеку та ефективність використання ресурсів. Розуміння їх роботи дає більш чітке уявлення про механізми, які стоять за інструментами DeFi, смарт-контрактами та децентралізованими додатками, що трансформують сучасний цифровий ландшафт.

Розширення знань

• Досліджуючи модульні блокчейни: архітектури майбутнього
• Bitcoin Рівень 2: масштабованість в оригінальній мережі
• Аудити смарт-контрактів: забезпечення безпеки коду

Відмова від відповідальності: Цей контент надається виключно в інформаційних та освітніх цілях, без жодних представлень або гарантій будь-якого роду. Це не є фінансовою, юридичною або професійною порадою іншого роду, і не рекомендує придбання конкретних продуктів або послуг. Консультуйтеся з кваліфікованими професійними консультантами перед прийняттям рішень. Зазначені продукти можуть бути недоступні у вашій юрисдикції. Ця стаття відображає перспективи зовнішніх співробітників і не обов'язково представляє позицію Gate. Для повних деталей ознайомтеся з нашими умовами обслуговування та попередженням про ризики. Вартість інвестицій може значно коливатися, і ви можете втратити капітал. Ви несете відповідальність за свої інвестиційні рішення.