O que é uma Máquina Virtual (VM) e como ela funciona?

O que é uma máquina virtual?

Uma VM (ou virtual machine, máquina virtual) é um software que reproduz as funcionalidades e recursos de um computador físico. De forma simplificada, máquinas virtuais são ambientes virtuais que funcionam como se fossem computadores físicos com seus próprios recursos de memória RAM, CPU, dispositivos de armazenamento e interface de rede.

Ao usar uma máquina virtual, os usuários podem acessar todos os recursos e elementos de um sistema operacional em um computador físico. As máquinas virtuais contam com sistema operacional, aplicações, programas e conexão com a internet.

Os dados guardados em uma máquina virtual podem ser armazenados no HD, SSD ou outra mídia de armazenamento conectada ao computador físico no qual a máquina virtual é configurada. Além disto, os dados das máquinas virtuais também podem ser armazenados em nuvem. O armazenamento da máquina virtual fica em um local separado do restante dos demais arquivos do computador que servem para hospedar a máquina virtual.

Assim, se houver alguma infecção por malware em um ataque hacker e a máquina virtual for afetada, ela pode ser isolada de outras máquinas virtuais e do sistema operacional que serve como host. Além disto, elas também ajudam os usuários a navegar na web de modo mais anônimo.

Então, para resumir, as máquinas virtuais são virtualizações ou emulações de sistemas de computação, baseadas em arquiteturas computacionais e capazes de fornecer quase todas as funcionalidades de um computador físico.

Como as máquinas virtuais funcionam?

As máquinas virtuais funcionam praticamente como qualquer outro programa que você executa no seu computador. Depois de escolher o software de máquina virtual e fazer a instalação no dispositivo, você vai precisar fazer as configurações iniciais, que incluem selecionar as opções de espaço de armazenamento, alocação de memória e sistema operacional para a virtual machine.

Aí, após fazer as configurações, você vai poder acessar o computador simulado através de uma janela, praticamente do mesmo modo que qualquer outro programa que você usa no seu dispositivo.

Ao invés de interagir de forma direta com a máquina física, a máquina virtual trabalha com componentes de software ou firmware chamados de hypervisor. O hypervisor funciona como um mediador (ou intermediário) entre a máquina virtual e o dispositivo de hospedagem. Então, o hypervisor coordena o uso de espaço de armazenamento e a capacidade de processamento. Além disto, ele também garante mais segurança e proteção contra ameaças, já que ataques contra uma simulação não podem se espalhar para outras máquinas virtuais.

Para o que as máquinas virtuais são usadas?

Há uma série de possibilidades para as máquinas virtuais e elas são usadas de diversas maneiras. Aqui, listamos os principais exemplos de usos práticos delas:

• Executar múltiplos sistemas operacionais: o uso mais comum das máquinas virtuais é a possibilidade de executar vários sistemas operacionais em um único dispositivo. Por exemplo, você pode ter um computador com sistema operacional Windows e instalar um Linux e um macOS em uma máquina virtual para executar programas que não são compatíveis com o Windows, por exemplo.
• Desenvolvimento e teste de software: as máquinas virtuais permitem mais possibilidades para o desenvolvimento, o teste e o debug de aplicações sem impactar a infraestrutura principal. Com uma máquina virtual, há a possibilidade de tirar snapshots do sistema, habilitar rollback de forma fácil e controlar diferentes versões de sistemas para testagem em múltiplos cenários.
• Computação em nuvem: muitos provedores de serviços em nuvem oferecem máquinas virtuais como parte das estruturas disponíveis aos usuários. As empresas e pessoas podem gerenciar virtual machines em nuvem, o que permite o escalonamento da infraestrutura de forma mais barata e prática em comparação com os gastos com hardware físico.
• Contenção de ciberameaças: especialistas em cibersegurança podem usar máquinas virtuais para examinar websites ou arquivos potencialmente infectados com malware. Abrir arquivos maliciosos dentro de uma máquina virtual evita que a infeção se espalhe para outras máquinas virtuais instaladas no mesmo dispositivo. Além disto, é fácil resetar a máquina virtual para o estágio anterior à infecção, o que permite correr riscos de forma mais controlada. A virtualização ajuda na proteção contra os golpes online e ameaças cibernéticas.
• Combater e identificar cibercriminosos: pesquisadores de cibersegurança usam máquinas virtuais para criar honeypots, ou seja, espaços que existem para atrair e enganar cibercriminosos, tudo com o objetivo de identificá-los, ver como eles agem e adotar medidas de segurança.
• Navegação segura na web: com uma máquina virtual, é possível navegar de forma mais segura. Se você receber e-mails de spam, por exemplo, ou visitar websites que não são seguros, você pode usar uma máquina virtual para navegar com mais integridade. Caso algum malware seja instalado na máquina virtual, a ameaça fica contida nela e não se espalha pelo dispositivo de hospedagem.
• Realizar backup de sistemas operacionais existentes: as máquinas virtuais também ajudam a manter backups dos seus sistemas.
• Executar programas mais antigos: software mais antigo, no geral, sofre com a incompatibilidade com sistemas operacionais e hardware mais atual. Com as máquinas virtuais, há a possibilidade de instalar sistemas operacionais mais antigos e, assim, executar estes programas com mais compatibilidade.

Vantagens das máquinas virtuais

Há vários benefícios no uso das virtual machines:

• Versatilidade: máquinas virtuais são aplicáveis e compatíveis com uma grande variedade de cenários. Você pode usar qualquer software que quiser, graças à possibilidade de instalar qualquer sistema operacional na máquina virtual.

• Redução de gastos e dinamização de recursos: as máquinas virtuais permitem a criação de diversas emulações de computadores usando um único dispositivo. Isto minimiza custos e a necessidade de investir em vários dispositivos diferentes, além de reduzir consumo de energia, hardware, resfriamento e espaço físico.

• Segurança: a segregação de sistemas dentro de um único dispositivo permite níveis mais elevados de cibersegurança. Mesmo que alguém consiga hackear uma máquina virtual ou infectá-la com malware, as outras emulações não serão afetadas.

• Escalonamento e flexibilidade: você pode criar e remover máquinas virtuais com rapidez e facilidade sem precisar fazer mudanças significativas no hardware. Isto permite à organização a adaptação da infraestrutura de acordo com as mudanças nas demandas e as necessidades de trabalho.

Desvantagens das máquinas virtuais

Usar máquinas virtuais também tem seus contras:

• Limitação na capacidade de processamento: as VMs dependem do hardware do computador que serve de host. Assim, elas não podem ter o mesmo desempenho que o dispositivo no qual são instaladas, o que reduz velocidade, desempenho e eficiência.

• Problemas de estabilidade: máquinas virtuais não possuem memória, espaço de armazenamento ou capacidade de processamento por conta própria. Quanto mais ambientes virtuais você instala em um computador, mais você segmenta e divide os recursos do dispositivo e mais instáveis as máquinas virtuais podem ficar.

• Redução na velocidade: qualquer processo executado em uma máquina virtual é mais lento em comparação com o dispositivo físico.

• Dependência do hardware do host: as máquinas virtuais podem ter problemas de funcionamento caso o computador que serve como host encontrar problemas de hardware ou software. É essencial ter em mente que as VMs dependem de dispositivos físicos. Então, se o dispositivo físico for danificado, invadido ou hackeado, as máquinas virtuais também são afetadas.

Tipos de máquinas virtuais

O tipo de classificação mais convencional leva em conta o escopo de uma máquina virtual e faz a separação entre sistema e processamento específico.

Há várias categorizações com suas subcategorias.

Categorização de Máquinas Virtuais com base no escopo

• System Machine: a System Machine (ou Máquina de Sistema) reproduz um computador físico por inteiro. É o tipo de máquina virtual mais convencional.
• Process Machine: a Process Machine (ou Máquina de Processamento) é uma plataforma virtual projetada para executar um único processo. Ao invés de simular um computador por completo, as máquinas de processamento simulam apenas um ambiente dentro do computador host para executar um programa ou plataforma em específico. Máquinas de processamento são, algumas vezes, chamadas de containers ou máquinas micro virtuais.

Categorização de Máquinas Virtuais com base no nível de virtualização

Outro método bastante comum usado para categorizar máquinas virtuais é a categorização com base no nível de virtualização.

Em si, virtualização é um termo bem amplo usado para designar particionamento ou combinação de recursos físicos de computação com o objetivo de criar uma experiência digital artificial. Dividir os recursos de um computador para criar várias máquinas virtuais é uma forma de virtualização, mas há várias outras, como a combinação de vários dispositivos físicos para criar um único ambiente virtual, por exemplo.

Esses são os tipos mais comuns de virtualização:

1. 1.Virtualização de Hardware: a virtualização de hardware é uma simulação de computador dentro de um programa executado em um computador de host. Emuladores de consoles (videogames) se encaixam nesta categoria.
2. 2.Virtualização de aplicação ou software: no geral, quando você quer executar uma aplicação, você precisa fazer a instalação dela no seu dispositivo. Mas isto não é necessário caso a aplicação seja virtualizada. Nestes sistemas, a aplicação fica armazenada em um servidor físico em algum lugar da sua rede ou da rede de terceiros. Quando você quiser abrir a aplicação, o servidor vai enviar a virtualização do programa, que você vai poder acessar direto do seu dispositivo.
3. 3.Virtualização de armazenamento: a virtualização de armazenamento tem como foco combinar múltiplas máquinas de armazenamento físico em um único espaço digital. Por exemplo: uma empresa pode combinar bancos de dados diferentes armazenados em diversos servidores para criar um único centro de armazenamento virtual. É como se você acessasse um único espaço de armazenamento unificando várias máquinas físicas contendo os dados.
4. 4.Virtualização de rede: a virtualização de rede permite que a infraestrutura física estruture uma única rede para comportar múltiplas redes virtuais, criando redes dentro de uma rede. De modo alternativo, ela pode combinar redes separadas em uma única grande rede virtual.
5. 5.Virtualização de servidor: a virtualização de servidor é um processo que envolve a divisão de um servidor físico em vários servidores digitais. Ela usa recursos de uma única máquina física, mas estes recursos aparecem para usuários como vários servidores em um ciberespaço.

Categorização de Máquinas Virtuais com base no modelo de tenacidade

Máquinas virtuais que simulam computadores como um todo são disponibilizadas em multi-tenant (multilocatário) e single-tenant (locatário único):

• Máquina virtual multi-tenant: as máquinas virtuais multi-tenant permitem que vários usuários (ou locatários) estejam ativos no mesmo dispositivo físico. Por exemplo: três empregados em uma empresa usam diferentes máquinas virtuais, cada uma sendo executada no mesmo hardware em um único computador.
• Máquina virtual singe-tenant: as máquinas virtuais single-tenant permitem que um único usuário acesse os recursos físicos do computador. Esta única pessoa pode operar várias máquinas virtuais no computador. Este tipo de virtualização oferece mais segurança, mas é menos efetivo em termos de gerenciamento de recursos.

Máquinas virtuais para diferentes sistemas operacionais

Há diferentes opções de máquinas virtuais para os sistemas mais populares, como Windows, macOS e Android.

MV para Windows

Há quatro plataformas principais de virtualização disponíveis para o Windows: Parallels, VirtualBox, Hyper-V (Gen 2) e VMWare. Atualmente, o Windows 11 já conta com uma opção de virtualização embutida, acessível no menu de configurações.

A configuração de máquinas virtuais depende da versão do Windows que você usar. Para Windows 10, por exemplo (exceto para a versão Home), é obrigatório habilitar o recurso de Hyper-V.

Além disso, o computador host precisa ter no mínimo um processador de 64 bits, suporte de CPU para extensão de monitor VM (VT-c para processadores Intel) e no mínimo 4 GB de memória RAM.

MV para Mac

Para dispositivos com macOS, a opção mais compatível é a VirtualBox. O computador host deve ter pelo menos um processador de 1.8GHz, 4gb de memória RAM (o recomendável são 8gb de RAM), mais de 10gb de espaço de armazenamento livre e uma resolução de 1280 x 800 ou superior.

Além de instalar a máquina virtual no seu sistema macOS, é necessário realizar uma série de comandos e etapas para garantir o funcionamento e a boa execução da virtualização. Você pode conferir estes passos no guia disponibilizado pela Apple.

MV para Android

Nos dispositivos Android, a virtualização é chamada de AVD (Android Virtual Device) ou DVA (Dispositivo Virtual Android, em português). Assim, é possível fazer virtualização de Android, Wear OS, Android TV ou Automotive OS com um Android Emulator. Você pode conferir as instruções de como fazer a virtualização no seu dispositivo Android neste guia oficial.

Como escolher um provedor de máquina virtual

Se você quer escolher um provedor de máquina virtual, é essencial saber quais elementos você deve procurar.

• Integração de software: quando você estabelece uma máquina virtual ou mais, é essencial integrar os novos sistemas com sua infraestrutura de software atual de modo fluído. Procure por provedores que mantenham parcerias próximas com os principais comerciantes e fabricantes de software, principalmente se você já usa os produtos e ferramentas deles.
• Suporte técnico: conseguir entrar em contato com o provedor de sistema virtual para obter suporte técnico é essencial para a configuração inicial e a manutenção de longo prazo. Não importa o quanto o software de virtual machine seja bom, bugs e outros problemas podem surgir mais cedo ou mais tarde. Os provedores que oferecem suporte ao consumidor devem sempre ser sua primeira escolha.
• Segurança: um dos elementos mais importantes para focar ao escolher um provedor de máquina virtual é a segurança. O software de máquina virtual inclui medidas de segurança embutidas? Os dados virtualizados são criptografados?
• Infraestrutura robusta e atualizada: a virtualização só é eficiente se o hardware for bom. Se seu provedor de máquina virtual também for responsável pela máquina física que hospeda a virtualização, você precisa verificar se o hardware oferecido é adequado para as suas necessidades. Os computadores, servidores e outra infraestrutura física são atualizados e de qualidade? Eles têm capacidade suficiente para atender suas necessidades? Eles fazem escalonamento ao longo do tempo?
• Escalonamento de longo termo: mesmo que o lançamento inicial seja limitado, você sempre precisa pensar à frente e considerar os problemas de escalonamento em potencial. Se o provedor não garantir um desempenho confiável, performance, integração e suporte ao consumidor, então esta não é sua melhor opção.