ما هي آلة افتراضية (VM) ؟

النقاط الرئيسية التي يجب تذكرها

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

• تعتبر الآلات الافتراضية مثالية لاختبار البرمجيات الجديدة بأمان، وتجربة أنظمة أخرى أو عزل البرامج التي يحتمل أن تكون خطرة.

• تتيح الآلات الافتراضية، مثل آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM)، للعقود الذكية والتطبيقات اللامركزية (DApps) العمل بشكل موثوق على شبكة حاسوبية عالمية.

• على الرغم من أن الأجهزة الافتراضية توفر المرونة والتحكم، إلا أنها قد تتضمن تنازلات من حيث الأداء واستخدام الموارد والتعقيد.

المقدمة

هل سبق لك أن رغبت في تشغيل ويندوز على جهاز ماك بوك الخاص بك أو اختبار تطبيق لينكس دون تغيير نظام التشغيل أو شراء كمبيوتر ثانٍ؟ توفر الآلات الافتراضية إمكانية ذلك من خلال إنشاء بيئة معزولة حيث يمكن أن تعمل أنظمة التشغيل والتطبيقات المختلفة بأمان. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في شبكات البلوكشين لإدارة العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية (DApps).

ما هي الآلة الافتراضية ؟

تشبه الآلة الافتراضية جهاز كمبيوتر يمكنك تكوينه ببضع نقرات، دون الحاجة إلى أجهزة إضافية. يمكنك تثبيت نظام تشغيل، وتخزين ملفات، وتشغيل تطبيقات، والاتصال بالإنترنت، لكنك تقوم بتشغيلها ضمن جهاز الكمبيوتر الحالي الخاص بك، والذي يُعرف بالمضيف.

يؤدي نظامك المضيف معظم العمل في الخلفية، حيث يشارك ذاكرته، وقوة المعالجة، والتخزين لتمكين الآلة الافتراضية من العمل بسلاسة. يعد هذا النظام مفيدًا بشكل خاص إذا كنت بحاجة إلى استخدام برنامج متاح فقط على نظام تشغيل آخر.

كيفية عمل الآلات الافتراضية

برنامج يسمى الهايبرفايزر يدير العملية بأكملها في الخلفية. يقوم الهايبرفايزر بأخذ الموارد الفيزيائية لجهاز الكمبيوتر الخاص بك، مثل وحدة المعالجة المركزية (CPU)، والذاكرة العشوائية (RAM) والتخزين، ويشاركها حتى تتمكن العديد من الآلات الافتراضية من استخدامها في الوقت نفسه.

يوجد نوعان رئيسيان من المحاكيات:

• النوع 1 (ناتيف): يتم تثبيتها مباشرة على الأجهزة وغالبًا ما تستخدم في مراكز البيانات أو منصات السحابة. تم تصميمها للأداء والكفاءة.

• النوع 2 (المستضاف) : تعمل هذه الآلات الافتراضية على نظام التشغيل المعتاد لديك (كالتطبيقات) ومناسبة للاختبار والتطوير.

بمجرد إعداد الجهاز الظاهري، يمكنك تشغيله كجهاز كمبيوتر حقيقي وتثبيت البرامج، وتصفح الإنترنت أو تطوير التطبيقات.

لماذا تستخدم آلة افتراضية؟

1. لاختبار أنظمة التشغيل الجديدة

بفضل آلة افتراضية، يمكنك اختبار أنظمة تشغيل مختلفة دون إجراء أي تغييرات على جهاز الكمبيوتر الرئيسي الخاص بك. إنه مثل تجربة نظام جديد في بيئة آمنة ومنفصلة.

2. لعزل البرمجيات الخطرة

تحتاج إلى فتح ملف لست متأكدًا منه أو لاختبار تطبيق غير معروف؟ تشغيله في آلة افتراضية يحمي جهاز الكمبيوتر الخاص بك، لذا إذا واجهت برنامجًا ضارًا أو عطلًا في النظام، فلن يتأثر جهاز الكمبيوتر الرئيسي الخاص بك.

3. لتشغيل البرمجيات القديمة أو غير المتاحة

بعض البرامج تعمل فقط على أنظمة أقدم، مثل ويندوز XP. يمكن لجهاز افتراضي إعادة إنشاء هذا البيئة، مما يتيح لك الاستمرار في استخدام البرمجيات التي قد لا تعمل على الأجهزة الحديثة.

4. لتطوير واختبار الشيفرات على منصات مختلفة

تتيح الآلات الافتراضية للمطورين اختبار كودهم بشكل أسهل على أنظمة تشغيل مختلفة ومحاكاة تشغيل تطبيقات جديدة في بيئات متنوعة.

5. لتغذية السحابة

تُبنى العديد من خدمات السحابة ( مثل AWS وAzure وGoogle Cloud) على آلات افتراضية. عند إطلاق مثيل سحابي، فإنك تبدأ آلة افتراضية في مركز بيانات بعيد، جاهزة لاستضافة مواقع الويب أو التطبيقات أو قواعد البيانات.

كيف تستخدم الشبكات البلوكتشين الآلات الافتراضية؟

بينما تعد الآلات الافتراضية التقليدية بيئات معزولة، تعمل آلات افتراضية البلوكتشين كمحرك ينفذ العقود الذكية على البلوكتشين. تتيح آلة الإيثيريوم الافتراضية (EVM) للمطورين كتابة العقود الذكية بلغات مثل سوليديتي، وفايبر، ويول ونشرها على الإيثيريوم وغيرها من الشبكات المتوافقة مع EVM. تضمن EVM أن كل عقدة في الشبكة تطبق نفس القواعد عند إنشاء أو التفاعل مع العقود الذكية.

تقوم شبكات البلوكشين بتنفيذ أنواعها الخاصة من الآلات الافتراضية بناءً على أهداف تصميمها. يركز البعض على السرعة وقابلية التوسع، بينما يهدف البعض الآخر إلى أن يكون أكثر أمانًا أو مرونة للمطورين. تستخدم شبكات مثل Near و Cosmos آلات افتراضية تعتمد على WebAssembly (WASM)، التي تدعم العقود الذكية المكتوبة بعدة لغات برمجة.

تستخدم شبكات بلوكتشين الأخرى، مثل Sui، MoveVM، الذي ينفذ العقود الذكية المكتوبة بلغة Move. تستخدم بلوكتشين سولانا بيئة تنفيذ مخصصة، غالبًا ما تُسمى آلة افتراضية سولانا (SVS)، والتي تم تصميمها لمعالجة المعاملات بشكل متوازي وإدارة نشاط الشبكة الكبير.

الآلات الافتراضية في العمل

قد لا تلاحظها، لكن الآلات الافتراضية تعمل في الخلفية كلما تفاعلت مع التطبيقات اللامركزية (DApps).

• إذا كنت تستخدم تطبيقًا للتمويل اللامركزي (DeFi) مثل Uniswap، فإن معاملاتك تتم إدارتها بواسطة عقود ذكية يتم تنفيذها في EVM.

• إذا قمت بضرب NFT، تقوم الآلة الافتراضية بتنفيذ الكود الذي يحدد لمن ينتمي كل NFT. عندما تقوم بعملية شراء أو نقل، تقوم الآلة الافتراضية بتحديث السجلات بحيث تظل ملكية NFT دقيقة.

• إذا كنت تستخدم تجميع الطبقة الثانية (layer 2)، يمكن معالجة معاملاتك بواسطة آلة افتراضية متخصصة، مثل zkEVM. تسمح zkEVM لـ zk-rollups بتنفيذ العقود الذكية باستخدام تقنية الإثباتات غير المعلومة (ZKP).

حدود الآلات الافتراضية

1. زيادة الحمل على الأداء: تضيف الآلات الافتراضية خطوة إضافية بين الأجهزة والشفرة المنفذة، مما قد يؤدي إلى إبطاء العمليات أو يتطلب مزيدًا من موارد الحوسبة مقارنةً بتشغيل التطبيقات مباشرةً على آلة فعلية.

2. التعقيد التشغيلي: يتطلب صيانة الآلات الافتراضية ( وخاصة في البنية التحتية السحابية أو الشبكات البلوكتشين ) جهودًا كبيرة من حيث التكوين والتحديثات. يستغرق هذا وقتًا وغالبًا ما يتطلب أدوات ومعرفة متخصصة.

3. التوافق: غالبًا ما تكون العقود الذكية مصممة لبيئة آلة افتراضية محددة. يجب إعادة كتابة أو تعديل الكود المكتوب لعقود Ethereum الذكية ليعمل على سلاسل الكتل غير المتوافقة الأخرى، مثل سولانا. وهذا يعني أن المطورين يجب أن يكرسوا المزيد من الوقت والجهود إذا أرادوا تنفيذ نفس التطبيق في عدة بيئات.

الاستنتاج

تلعب الآلات الافتراضية دورًا حاسمًا في تشغيل أجهزة الكمبيوتر التقليدية وأنظمة البلوكشين. إنها تتيح تنفيذ أنظمة تشغيل مختلفة، واختبار البرمجيات بأمان، واستخدام نفس الأجهزة لمهام متنوعة.

تُستخدم الآلات الافتراضية أيضًا في شبكات البلوكشين لتنفيذ العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية. حتى إذا لم تكن خبيرًا، فإن فهم كيفية عمل الآلات الافتراضية يمكن أن يضيء الآليات الخاصة بالعديد من الأدوات والمنصات المالية اللامركزية التي نستخدمها.