Hipervisor Dijelaskan: Definisi, Jenis, dan Contoh Nyata
Hipervisor adalah teknologi yang cukup tua, namun tetap sangat relevan untuk mengaktifkan virtualisasi. Hipervisor pertama yang menyediakan virtualisasi penuh dikembangkan oleh IBM pada tahun 1967. Mereka dibuat sebagai alat uji (disebut SIMMON) untuk sistem operasi CP/CMS milik IBM.
Tapi apa sebenarnya virtualisasi? Dalam istilah sederhana, virtualisasi adalah proses menciptakan versi berbasis perangkat lunak (atau virtual) dari sesuatu yang menggunakan jumlah penyimpanan, jaringan, dan sumber daya komputasi yang tetap. Ini bekerja dengan mempartisi perangkat keras di bawahnya dan menjalankan setiap partisi sebagai Mesin Virtual terpisah dan terisolasi, yang memiliki sistem operasi sendiri.
Di sinilah peran hipervisor muncul. Mereka membuat proses virtualisasi menjadi feasible. Dalam artikel ringkasan ini, kami telah menjelaskan berbagai jenis hipervisor dan cara kerjanya. Mari kita mulai dengan pertanyaan dasar.
Apa Itu Hipervisor?
Definisi: Hipervisor adalah perangkat keras, perangkat lunak, atau firmware komputer yang menciptakan mesin virtual dan kemudian mengelola serta mengalokasikan sumber daya kepada mereka secara efisien. Setiap mesin virtual dapat menjalankan sistem operasi dan aplikasi sendiri.
Komputer tempat hipervisor diinstal disebut mesin host, dan semua mesin virtual disebut mesin tamu. Hipervisor memudahkan pembagian sumber daya mesin host dan mengalokasikannya ke mesin tamu individual. Ini juga memungkinkan Anda untuk mengelola eksekusi sistem operasi dan aplikasi tamu pada satu perangkat keras komputer tunggal.
Katakanlah Anda memiliki PC dengan 16 GB RAM dan 500 GB penyimpanan yang berjalan pada sistem operasi Linux, dan Anda ingin menjalankan aplikasi yang memerlukan macOS. Dalam hal ini, Anda dapat membuat mesin virtual yang menjalankan macOS dan kemudian menggunakan hipervisor untuk mengelola sumber dayanya. Misalnya, Anda dapat mengalokasikan 4 GB RAM dan 100 GB penyimpanan padanya.
Dari sudut pandang mesin tamu, tidak ada perbedaan antara lingkungan fisik dan virtual. Mesin virtual tidak tahu bahwa mereka dibuat oleh hipervisor dan bahwa mereka berbagi sumber daya yang tersedia. Mereka berjalan secara bersamaan pada perangkat keras yang memakainya. Dan demikian, mereka sepenuhnya bergantung pada operasi stabil perangkat keras.
Hipervisor telah ada lebih dari setengah abad, tetapi karena peningkatan permintaan komputasi cloud dalam beberapa tahun terakhir, pentingnya mereka menjadi semakin jelas.
Jenis Hipervisor
Sejak pertengahan anni 1970, dua jenis hipervisor berbeda telah digunakan untuk mengimplementasikan virtualisasi:
Tipe 1 / Bare-metal / Hipervisor Asli
Hipervisor Tipe-1 berjalan langsung pada perangkat keras host. Karena mereka memiliki akses langsung ke perangkat keras di bawahnya dan tidak perlu melewati lapisan sistem operasi, mereka juga disebut hipervisor bare-metal.
Mereka berkinerja lebih baik, berjalan lebih efisien, dan lebih aman dibandingkan jenis lain (Tipe-2) hipervisor. Itulah sebabnya organisasi dan perusahaan besar memilih hipervisor bare-metal untuk tugas komputasi data center.
Sementara sebagian besar hipervisor Tipe-1 memungkinkan admin untuk mengalokasikan sumber daya secara manual berdasarkan prioritas aplikasi, beberapa menyediakan opsi alokasi dan manajemen sumber daya dinamis.
Hipervisor awal, seperti perangkat lunak uji SIMMON, adalah hipervisor tipe-1.
Contoh Modern: VMware ESXi, Nutanix AHV, Oracle VM Server for x86, Microsoft Hyper-V.
Tipe 2 / Hipervisor Berbasis Host
Seperti semua program komputer, hipervisor Tipe-2 berjalan pada sistem operasi. Oleh karena itu, mereka bergantung pada baik perangkat keras di bawahnya maupun perangkat lunak. Sistem operasi tamu dibangun di atas sistem operasi host.
Sementara hipervisor ini memungkinkan Anda untuk membuat banyak mesin virtual, mereka tidak dapat langsung mengakses perangkat keras host dan sumber dayanya. Sistem operasi yang terinstal sebelumnya mengontrol alokasi jaringan, memori, dan penyimpanan. Ini membatasi hipervisor untuk membuat keputusan kritis dan menambahkan latensi tertentu.
Namun, mereka mudah diatur dan dikelola. Mereka tidak memerlukan admin khusus dan kompatibel dengan berbagai macam perangkat keras. Sebagian besar pengembang menggunakannya untuk tujuan pengujian.
Contoh: VMware Workstation, VirtualBox, QEMU, VMware Player, VMware Fusion, dan Parallels Desktop for Mac.
Keuntungan
Portabilitas: Sebuah Hipervisor dapat menjalankan banyak mesin tamu (virtual) independen dari mesin host, dan setiap mesin tamu dapat memiliki sistem operasi yang berbeda.
Pengguna yang berwenang dapat memindahkan beban kerja dan mengalokasikan memori, penyimpanan, dan sumber daya komputasi di seluruh banyak mesin tamu sesuai kebutuhan. Ketika aplikasi tertentu membutuhkan lebih banyak daya, pengguna dapat memberikan sumber daya tambahan (dari mesin host) melalui hipervisor.
Hemat biaya: Jika Anda tidak menginstal hipervisor, Anda mungkin perlu membeli perangkat keras fisik yang berbeda untuk menjalankan atau menguji aplikasi yang berbeda. Namun, dengan menggunakan hipervisor, Anda dapat menyiapkan beberapa instance berbagai sistem operasi pada satu mesin fisik yang kuat. Ini juga mengurangi biaya sumber daya komputasi dan konsumsi listrik secara signifikan.
Fleksibilitas: Karena hipervisor mengisolasi sistem operasi dari perangkat keras di bawahnya, aplikasi terkait tidak lagi bergantung pada driver perangkat keras tertentu. Ini membuat sistem secara keseluruhan lebih fleksibel untuk menjalankan berbagai perangkat lunak.
Aman: Isolasi setiap mesin tamu berarti masalah dengan satu mesin tamu tidak mempengaruhi yang lain. Misalnya, jika program berbahaya merusak semua file pada mesin virtual, file dan aplikasi pada mesin lain cenderung tidak terpengaruh.
Cadangan & pemulihan sistem: Mesin virtual adalah file, dan seperti file konvensional lainnya, mereka dapat disalin dan dipulihkan. Replikasi berbasis hipervisor lebih mudah dan hemat biaya dibandingkan teknik replikasi lain dari mesin virtual. Ini juga hardware natural, yang berarti seseorang dapat menyimpan file duplikat apa pun ke perangkat penyimpanan apa pun dengan mudah.
Kerugian
Kinerja terpengaruh: Karena sumber daya dibagikan dalam lingkungan virtual (meski mesin tamu tetap terisolasi satu sama lain), hal ini dapat mempengaruhi kinerja secara signifikan.
Kadang-kadang, penyebab akar tetap tersembunyi. Misalnya, jika beban pada satu program meningkat sampai alokasi perangkat keras maksimum tercapai, maka mesin tamu akan terhenti atau mulai mengambil sumber daya dari mesin tamu lain yang berjalan pada mesin host yang sama. Ini menciptakan kekurangan perangkat keras, yang mempengaruhi responsivitas aplikasi aktif lainnya.
Risiko: Virtualisasi datang dengan risiko karena Anda menyimpan semua telur dalam satu keranjang. Jika mesin host gagal, semua mesin tamunya juga akan gagal. Jenis risiko ini disebut 'titik kegagalan tunggal'.
Kompleksitas yang meningkat: Mengelola banyak mesin virtual lebih kompleks daripada mengelola mesin fisik. Beberapa hipervisor memiliki kurva pembelajaran yang curam. Dan seiring virtualisasi menjadi semakin populer, keterampilan baru lebih banyak diperlukan.
Membuat Virtualisasi Feasible pada Komputer Rumah
Pada pertengahan tahun 2000, pabrikan mikroprosesor mulai menambahkan bantuan virtualisasi perangkat keras ke produk mereka seperti AMD-V dan Intel VT-x. Dalam model prosesor nanti, mereka mengintegrasikan dukungan perangkat keras lebih lanjut yang memungkinkan peningkatan kecepatan signifikan. Pada tahun 2019, semua prosesor Intel dan AMD modern mendukung kemampuan mesin virtual.
Hipervisor juga memiliki tempat dalam sistem tertanam modern. Ini sebagian besar adalah hipervisor Tipe-1 yang dirancang dengan persyaratan tertentu. Berbeda dengan perangkat keras komputer, sistem tertanam menggunakan berbagai arsitektur dan lingkungan yang kurang terstandarisasi.
Virtualisasi dalam sistem ini memfasilitasi efisiensi yang lebih besar, saluran komunikasi lebar pita tinggi, isolasi, keamanan, dan kemampuan real-time. Misalnya, OKL4 mendukung berbagai arsitektur, termasuk x86 dan ARM. Ini telah diterapkan pada lebih dari 2 miliar ponsel seluler, baik sebagai sistem operasi baseband maupun untuk meng-host sistem operasi virtual.
Keamanan
Keamanan adalah salah satu faktor terpenting dalam teknologi virtualisasi. Jika penyerang mendapatkan akses tidak sah ke hipervisor, dia kemudian dapat mendapatkan akses ke setiap mesin tamu pada perangkat lunak host dengan mengeksploitasi cache perangkat keras bersama atau kerentanan lain. Jenis serangan ini disebut hyperjacking.
Namun, hipervisor modern kuat dan terlindungi dengan baik. Meskipun telah ada beberapa berita tentang hack kecil, tidak ada hyperjacking besar yang telah dilaporkan hingga saat ini selain pengujian 'proof of concept'.
