Virtualizacijos technologijos atsiradimas siekia 1964 m., kai IBM pristatė CP-40 – laiko dalijimosi tyrimų projektą, skirtą IBM System/360. Vėliau CP-40 išsivystė į CP-67, kuris galiausiai paveikė „Unix“ – vieną pirmųjų kelių vartotojų, laiko dalijimosi operacinių sistemų, padėjusių pagrindą šiuolaikinėms virtualizacijos technologijoms, tokioms kaip virtualios mašinos. 1972 m. IBM paskelbė apie savo pirmąjį oficialų virtualios mašinos produktą – VM/370, skirtą System/370.

1998 m. „VMware“ sukūrė x86 operacinę sistemą, kuri leido vieną kompiuterį suskaidyti į kelias virtualias mašinas, kurių kiekviena vykdė savo operacinę sistemą. 1999 m. „VMware“ pristatė „Workstation 1.0“ – pirmąjį komercinį produktą, leidusį vartotojams viename kompiuteryje paleisti kelias operacines sistemas kaip virtualias mašinas. Šis produktas išpopuliarėjo tarp programinės įrangos kūrėjų dėl galimybės lengvai testuoti ir kurti programas skirtingose OS aplinkose.

Remiantis „The Business Research Company“ prognoze, virtualizacijos programinės įrangos rinka išaugs nuo 85,83 mlrd. JAV dolerių 2024 m. iki 100,19 mlrd. JAV dolerių 2025 m., o bendras metinis augimo tempas (CAGR) sieks 16,7%.

Šį augimą skatina periferinių skaičiavimų, konteinerizavimo, hibridinių ir daugiadebesių technologijų diegimo pažanga, didėjantis dėmesys saugumui ir atitikčiai. Kitos virtualizacijos rinką skatinančios tendencijos yra daiktų interneto (IoT), dirbtinio intelekto (DI) ir mašininio mokymosi (ML) integracija.

Virtualizacija suteikia daug privalumų tiek vietiniams, tiek debesijos pagrindu veikiantiems duomenų centrams, kurie palaiko IT operacijas, įskaitant:

• Išteklių efektyvumas
• Lengvesnis valdymas
• Minimalus prastovos laikas
• Greitesnis aprūpinimas
• Atkūrimas po nelaimės (DR)
• Sąnaudų efektyvumas

Išteklių efektyvumas

Prieš virtualizaciją IT personalas kiekvienam programų serveriui skyrė atskirą fizinį centrinį procesorių (CPU), kiekvienai programai sukurdamas atskirą serverį. Šis metodas, pagal kurį kiekviename kompiuteryje buvo viena programa ir viena operacinė sistema, buvo pasirinktas dėl savo patikimumo. Tačiau kiekvienas fizinis serveris dažnai būdavo nepakankamai išnaudojamas.

Priešingai, serverių virtualizacija leidžia paleisti kelias programas, kurių kiekviena turi savo VM ir OS, viename fiziniame serveryje (paprastai x86 serveryje) neprarandant patikimumo. Ši galimybė maksimaliai padidina fizinės įrangos skaičiavimo pajėgumų panaudojimą ir optimizuoja išteklių panaudojimą.

Lengvesnis valdymas

Fizinių kompiuterių pakeitimas programinės įrangos apibrėžtais virtualiais kompiuteriais palengvina politikų valdymą ir vykdymą naudojant programinę įrangą. Tai leidžia kurti automatizuotą IT paslaugų valdymo darbo eigą. Pavyzdžiui, automatinio diegimo ir konfigūravimo įrankiai leidžia administratoriams apibrėžti virtualias mašinas ir programas kaip paslaugas programinės įrangos šablonuose, kuriuos jie gali nuosekliai diegti be rankinio nustatymo.

Be to, virtualizacijos saugumo politikos gali užtikrinti saugumo konfigūracijų laikymąsi pagal virtualios mašinos vaidmenį. Šios politikos taip pat gali padidinti išteklių naudojimo efektyvumą, išjungdamos nenaudojamas virtualias mašinas, taupydamos vietą ir skaičiavimo galią.

Minimalus prastovos laikas

OS ir programų gedimai gali sukelti prastovas, sutrikdančias vartotojų produktyvumą. Virtualizacija leidžia administratoriams paleisti kelias atsargines virtualias mašinas vienu metu ir, kilus problemoms, tarp jų atlikti atsarginį perjungimą. Kelių atsarginių fizinių serverių paleidimas būtų daug brangesnis.

Greitesnis aprūpinimas

Kiekvienos programos aparatinės įrangos diegimas gali užimti daug laiko. Tačiau jei aparatinė įranga jau yra įdiegta, virtualių mašinų paruošimas programoms vykdyti yra žymiai greitesnis. VM valdymo programinė įranga dabar gali automatizuoti šį procesą, supaprastindama darbo eigą.

Atkūrimas po nelaimės (DR)

Virtualizacija optimizuoja duomenų atkūrimą po nelaimių, nes leidžia greitai atkurti paslaugas su minimaliu prastovos laiku. Kadangi virtualias mašinas galima lengvai perkelti, replikuoti arba sukurti jų atsargines kopijas. Sistemų atkūrimas iki darbinės būsenos yra greitesnis ir efektyvesnis, palyginti su tradiciniais fiziniais serveriais.

Sąnaudų efektyvumas

Virtualizacija padeda sumažinti techninės įrangos įsigijimo, priežiūros ir energijos suvartojimo išlaidas. Fizinių serverių konsolidavimas į virtualias mašinas sumažina papildomos techninės įrangos poreikį, taupant tiek įsigijimo, tiek eksploatavimo išlaidas.

Išsamesnės informacijos apie virtualizacijos privalumus rasite straipsnyje „5 virtualizacijos privalumai“.

Be serverių virtualizacijos, galima virtualizuoti daugybę skirtingų IT infrastruktūros tipų, kad būtų suteikta didelių pranašumų IT specialistams ir visai įmonei. Šie virtualizacijos tipai apima:

• Darbalaukio virtualizacija
• Tinklo virtualizavimas
• Saugyklos virtualizavimas
• Duomenų virtualizavimas
• Programų virtualizavimas
• Duomenų centro virtualizacija
• CPU virtualizacija
• GPU virtualizacija
• Linux virtualizacija
• Debesų virtualizacija

Darbalaukio virtualizacija

Darbalaukio virtualizacija leidžia paleisti kelias darbalaukio operacines sistemas, kiekvieną savo virtualioje mašinoje tame pačiame kompiuteryje.

Yra du darbalaukio virtualizacijos tipai:

• Virtualių darbalaukių infrastruktūra: virtualių darbalaukių infrastruktūra (VDI)  valdo kelis darbalaukius VM centriniame serveryje ir perduoda juos vartotojams, kurie prisijungia plonųjų klientų įrenginiuose. Tokiu būdu VDI leidžia organizacijai suteikti savo vartotojams prieigą prie įvairių operacinių sistemų iš bet kurio įrenginio (pvz., nešiojamojo kompiuterio, stacionaraus kompiuterio), nereikalaujant diegti OS lokaliai kiekviename įrenginyje.
• Vietinis darbalaukio virtualizavimas: vietinis darbalaukio virtualizavimas paleidžia hipervizorių vietiniame kompiuteryje, leisdamas vartotojui paleisti vieną ar daugiau papildomų operacinių sistemų tame kompiuteryje ir perjungti iš vienos OS į kitą pagal poreikį nekeičiant nieko pagrindinėje OS.

Daugiau informacijos apie virtualius darbalaukius rasite straipsnyje „Kas yra darbalaukis kaip paslauga (DaaS)?“.

Tinklo virtualizavimas

Tinklo virtualizacija naudoja programinę įrangą, kad sukurtų tinklo loginę „schemą“, kurią administratorius gali naudoti tinklui valdyti iš vienos konsolės. Ji "surenka" aparatinės įrangos elementus ir funkcijas (pvz., ryšius, komutatorius, maršrutizatorius) ir paverčia juos programine įranga, veikiančia hipervizoriuje. Virtualaus tinklo administratorius gali modifikuoti ir valdyti šiuos elementus neliesdamas pagrindinių fizinių komponentų, o tai labai supaprastina tinklo valdymą.

Tinklo virtualizacijos tipai apima:

• Programinės įrangos apibrėžtas tinklas (SDN):  tinklo architektūros metodas, kai programinės įrangos apibrėžtas tinklas virtualizuoja aparatinę įrangą, kuri valdo tinklo srauto maršrutizavimą. Tai daroma per centralizuotą platformą, vadinamą valdymo plokštuma, kuri padeda valdyti IT infrastruktūrą ir nukreipti tinklo srautą.
• Tinklo funkcijų virtualizavimas:   tinklo funkcijų virtualizavimas virtualizuoja vieną ar daugiau aparatinės įrangos įrenginių, kurie atlieka konkrečią tinklo funkciją (pvz., ugniasienę,  apkrovos balansavimo įrenginį , srauto analizatorių), todėl šiuos komponentus lengviau konfigūruoti, diegti ir valdyti.

Saugyklos virtualizavimas

Saugyklos virtualizacija leidžia pasiekti ir valdyti visus tinkle esančius saugojimo įrenginius, nesvarbu, ar jie įdiegti atskiruose serveriuose, ar atskiruose saugojimo įrenginiuose, kaip vieną saugojimo įrenginį. Tiksliau sakant, saugyklos virtualizacija sujungia visus saugyklos blokus į vieną bendrą telkinį, iš kurio juos prireikus galima priskirti bet kuriai tinklo virtualiai mašinai. Saugyklos virtualizacija palengvina saugyklos teikimą virtualioms mašinoms ir maksimaliai išnaudoja visą tinkle esančią saugyklą.

Debesijos paslaugų teikėjai naudojasi saugyklos virtualizacija, kad galėtų pasiūlyti debesijos saugyklos paslaugas, įskaitant blokų saugyklą , objektų saugyklą ir failų saugyklą .

Duomenų virtualizavimas

Šiuolaikinės įmonės saugo duomenis iš kelių programų, naudodamos įvairius failų formatus įvairiose vietose – nuo debesies iki vietinių aparatinės ir programinės įrangos sistemų. Duomenų virtualizacija leidžia bet kuriai programai pasiekti visus šiuos duomenis, nepriklausomai nuo šaltinio, formato ar vietos.

Duomenų virtualizacijos įrankiai sukuria programinės įrangos sluoksnį tarp programų, kurios pasiekia duomenis, ir sistemų, kuriose jie saugomi. Šis sluoksnis pagal poreikį konvertuoja programos duomenų užklausą ir pateikia rezultatus, kurie gali apimti kelias sistemas. Duomenų virtualizacija gali padeda, kai kitų tipų integracija nėra įmanoma, pageidautina ar įperkama.

Programų virtualizavimas

Programų virtualizacija paleidžia programinę įrangą jos tiesiogiai neįdiegiant vartotojo operacinėje sistemoje. Ši technologija skiriasi nuo visiškos darbalaukio virtualizacijos, nes virtualioje aplinkoje veikia tik programa, o galutinio vartotojo įrenginyje esanti OS veikia įprastai.

Yra trys programų virtualizacijos tipai:

• Vietinė programų virtualizacija:  šiuo atveju visa programa veikia galiniame įrenginyje, tačiau ji veikia vykdymo aplinkoje, o ne vietinėje aparatinėje įrangoje.
• Programų srautinis perdavimas:  naudojant programų srautinį perdavimą, programa yra serveryje, kuris siunčia mažus programinės įrangos komponentus, kad prireikus jie veiktų galutinio vartotojo įrenginyje.
• Serverio pagrindu veikiančių programų virtualizavimas:  čia programa veikia tik serveryje, kuris į kliento įrenginį siunčia tik savo vartotojo sąsają.

Duomenų centro virtualizacija

Duomenų centro virtualizacija abstrahuoja didžiąją dalį duomenų centro aparatinės įrangos į programinę įrangą, efektyviai leisdama administratoriui padalinti vieną fizinį duomenų centrą į kelis virtualius duomenų centrus skirtingiems klientams.

Kiekvienas klientas gali pasiekti savo infrastruktūrą kaip paslaugą (IaaS), kuri veiktų toje pačioje pagrindinėje fizinėje įrangoje. Virtualūs duomenų centrai suteikia lengvą perėjimą prie debesijos pagrindu veikiančios kompiuterijos, leisdami įmonei greitai sukurti visą duomenų centro aplinką neperkant infrastruktūros įrangos.

CPU virtualizacija

Centrinio procesoriaus (CPU) virtualizacija yra pagrindinė technologija, leidžianti naudoti hipervizorius, virtualias mašinas ir skirtingas operacines sistemas. Ji leidžia vieną CPU padalinti į kelis virtualius CPU, kuriuos gali naudoti kelios virtualios mašinos.

Iš pradžių procesoriaus virtualizacija buvo visiškai programinės įrangos apibrėžta, tačiau daugelyje šių dienų procesorių yra išplėstiniai instrukcijų rinkiniai, palaikantys procesoriaus virtualizaciją, kuri pagerina VM našumą.

GPU virtualizacija

Grafinis procesorius (GPU) yra specialus kelių branduolių procesorius, kuris pagerina bendrą skaičiavimo našumą, perimdamas sudėtingą grafinį arba matematinį apdorojimą. GPU virtualizacija leidžia kelioms virtualioms kompiuteriams naudoti visą arba dalį vieno GPU apdorojimo galios, kad būtų galima spartinti vaizdo įrašų apdorojimą, dirbtinį intelektą ir kitas grafikos arba matematikos reikalaujančias programas.

Du pagrindiniai GPU tipai virtualizuotose aplinkose yra šie:

• Praleidžiamieji GPU:  šie GPU suteikia visą GPU vienai svečio OS.
• Bendrinami vGPU:   bendrinami vGPU padalija fizinius GPU branduolius tarp kelių virtualių GPU (vGPU), kuriuos gali naudoti serverio pagrindu veikiančios virtualios mašinos.  

Linux virtualizacija

„Linux“ turi savo hipervizorių – branduolio pagrindu veikiančią virtualią mašiną (KVM), kuri palaiko „Intel“ ir AMD virtualizacijos procesorių plėtinius, skirtus kurti x86 pagrindu veikiančias virtualias mašinas iš „Linux“ pagrindinės operacinės sistemos.

Kadangi „Linux“ yra atvirojo kodo OS, ją galima labai plačiai pritaikyti. Galite kurti virtualias mašinas, kuriose veikia „Linux“ versijos, pritaikytos konkretiems darbo krūviams, arba sustiprintos apsaugos versijos jautresnėms programoms.

Debesų virtualizacija

Virtualizuodami serverius, saugyklas ir kitus fizinius duomenų centro išteklius, debesų kompiuterijos paslaugų teikėjai gali pasiūlyti klientams įvairias paslaugas, įskaitant: 

• Infrastruktūra kaip paslauga (IaaS):  IaaS modelis suteikia virtualizuotą serverį, saugyklą ir tinklo išteklius, kuriuos galite konfigūruoti pagal savo reikalavimus.
• Platforma kaip paslauga (PaaS):  PaaS modelis siūlo virtualizuotus kūrimo įrankius, duomenų bazes ir kitas debesijos paslaugas, kurias galite naudoti kurdami savo debesijos programas ir sprendimus.
• Programinė įranga kaip paslauga (angl. Software as a Service, SaaS):  (SaaS) programinė įranga kaip paslauga reiškia programas, talpinamas debesyje. SaaS yra plačiausiai naudojama debesijos pagrindu sukurta paslauga.  

Norėdami sužinoti daugiau apie šiuos debesijos paslaugų modelius, peržiūrėkite mūsų temų puslapį: „ IaaS ir PaaS bei SaaS “.

Virtualizacija suteikia daug saugumo pranašumų. Pavyzdžiui, kenkėjiška programine įranga užkrėstų virtualių mašinų (VM) būseną galima atkurti į laiką (vadinamąjį momentinį vaizdą), kai VM nebuvo užkrėsta ir buvo stabili; jas taip pat galima lengviau ištrinti ir atkurti. Nevirtualizuotos OS ne visada galima dezinfekuoti, nes kenkėjiška programa dažnai yra giliai integruota į pagrindinius OS komponentus ir išlieka ir po sistemos atkūrimo.

Virtualių mašinų ir jų fizinės įrangos apsaugos funkcijos apima prieigos kontrolę, reguliarius atnaujinimus, tinklo segmentavimą ir šifravimą. Be to, programinės įrangos pagrindu sukurti saugumo sprendimai teikia virtualių mašinų stebėjimo įrankius, kurie užtikrina atitiktį reikalavimams, grėsmių aptikimą realiuoju laiku ir dar daugiau.

Daugybė įmonių siūlo specializuotus virtualizacijos sprendimus, pritaikytus skirtingiems naudojimo atvejams, įskaitant serverių, darbalaukio ir programų virtualizaciją. Žemiau pateikiami keli žymiausi rinkoje esantys sprendimai:

• „VMware“: „VMware“ – serverių, darbalaukio, tinklo ir saugyklų virtualizacijos lyderė, garsėjanti savo patikimumu ir funkcijomis gausiais įrankiais. Ypač plačiai įmonių aplinkoje pritaikomas jos „ESXi“ hipervizorius.
• „Oracle VirtualBox“:  „Oracle VirtualBox“ yra atvirojo kodo darbalaukio virtualizacijos platforma, populiarus pasirinkimas asmenims ir mažoms įmonėms, norinčioms paleisti kelias operacines sistemas viename kompiuteryje.
• „Citrix“:  „Citrix“, žinoma dėl savo stipriosios pusės programų virtualizavimo srityje, taip pat siūlo serverių ir virtualių darbalaukių sprendimus, suteikdama platformą organizacijoms, kurioms reikalinga nuotolinė prieiga ir centralizuotas programų teikimas.
• „Microsoft Hyper-V“:  integruotas į „Microsoft Windows“, „Hyper-V“ siūlo ekonomišką serverių ir darbalaukio virtualizacijos produktą.
• „Red Hat“ virtualizacija:  sukurta KVM pagrindu, „Red Hat“ virtualizacija teikia įmonės lygio platformą serverių ir darbalaukio virtualizacijai, daugiausia dėmesio skiriant atvirojo kodo platformoms.