Virtualisasi hardware, (hardware virtualization) yang juga dikenal dengan istilah server virtualization atau singkatnya virtualization, merupakan proses abstraksi sumber daya komputasi dari software yang menggunakannya.
Dalam lingkungan komputasi fisik tradisional, software seperti sistem operasi (OS) atau aplikasi enterprise mengakses langsung komponen hardware seperti prosesor, memori, storage, chipset, hingga driver OS tertentu.
Model ini sering kali menimbulkan masalah besar dalam pengaturan konfigurasi software dan menyulitkan proses migrasi atau instalasi ulang software ke hardware lain, misalnya saat memulihkan backup setelah terjadi kerusakan atau bencana.
Sejarah Virtualisasi Hardware
Istilah virtualization pertama kali muncul di akhir 1960-an hingga awal 1970-an, hasil dari riset dan pengembangan bersama antara IBM dan MIT terkait penggunaan resource komputasi bersama oleh banyak user. IBM saat itu punya berbagai generasi hardware dan menjalankan program secara batch untuk mengerjakan banyak tugas sekaligus.
Ketika MIT mengumumkan proyek Multiple Access Computer (MAC), IBM pun mengalihkan fokusnya dan mengembangkan mainframe CP-40, yang akhirnya melahirkan CP-67 — mainframe komersial pertama yang mendukung virtualisasi. Sistem ini menggunakan program kontrol untuk menciptakan virtual machine (VM) yang bisa langsung digunakan end-user.
Virtualisasi sempat menjadi standar di sistem mainframe, tapi menurun popularitasnya ketika era personal computer dan client/server computing berkembang di akhir 1970-an dan 1980-an. Baru di akhir 1990-an hingga awal 2000-an, virtualisasi bangkit lagi ketika data center mulai kesulitan menangani banyak server fisik yang boros daya dan sulit didinginkan.
Beberapa tonggak penting lainnya:
- 1997: Virtual PC pertama hadir di platform Macintosh.
- 1998: VMware rilis VMware Virtual Platform untuk arsitektur A-32.
- 2001: AMD dan Virtutech merilis Simics/x86-64 untuk dukungan 64-bit.
- 2003: Xen hypervisor diluncurkan oleh Universitas Cambridge.
- 2005: Sun Microsystems memperkenalkan Solaris Zones untuk containerization.
- 2008: Microsoft rilis beta Hyper-V.
- 2013: Docker Inc. memperkenalkan produk containerization untuk platform x86-64.
Cara Kerja Virtualisasi Hardware
Virtualisasi hardware dimulai dengan menginstal hypervisor atau Virtual Machine Manager (VMM) yang berfungsi sebagai layer abstraksi antara software dengan hardware. Dengan hypervisor ini, software akan berinteraksi dengan komponen virtual seperti virtual CPU, bukan hardware fisik langsung. Contoh hypervisor populer adalah vSphere milik VMware (berbasis ESXi) dan Microsoft Hyper-V.
Resource virtual ini dipartisi menjadi instance terisolasi yang disebut VM. Setiap VM dapat menjalankan OS dan aplikasi masing-masing tanpa saling memengaruhi. Ini artinya kalau ada crash atau serangan malware di satu VM, VM lain tetap aman.
Contohnya, daripada membeli 10 server fisik untuk 10 aplikasi, cukup satu server virtualisasi yang menjalankan 10 VM untuk aplikasi tersebut. Ini mempercepat efisiensi hardware dan mendukung konsolidasi sistem secara besar-besaran di data center.
Pada sistem bare-metal virtualization, hypervisor langsung diinstal pada hardware, sebelum OS atau aplikasi lain diinstal. Karena itu, hypervisor kadang dianggap sebagai OS tersendiri. Biasanya server virtualisasi akan menginstal VM yang menjalankan OS host seperti Windows Server, lalu dari situ membuat VM tambahan untuk beban kerja lainnya.
Ada juga pendekatan host virtualization — yaitu menginstal OS terlebih dahulu, baru hypervisor di atasnya. Tapi ini sekarang lebih banyak digunakan di teknologi container modern, bukan VM tradisional.
Hypervisor modern memanfaatkan ekstensi perintah prosesor seperti Intel VT dan AMD-V untuk mempercepat kinerja virtualisasi. Hampir semua prosesor server saat ini mendukung ekstensi ini.
Selain meningkatkan efisiensi hardware, virtualisasi juga meningkatkan fleksibilitas dalam deployment aplikasi dan proteksi data. VMs bisa dengan mudah dipindahkan (live migration) antar server lokal atau remote sambil tetap berjalan, mendukung load balancing dan maintenance server tanpa downtime.
Selain itu, VM bisa dibackup dan dikembalikan ke server lain tanpa perlu matching hardware.
Jenis-jenis Virtualisasi Hardware
Ada beberapa jenis virtualisasi hardware:
- Full Virtualization: Hardware disimulasikan sepenuhnya. Guest OS berjalan tanpa perlu modifikasi (contoh: IBM CP-40, Oracle VM, VMware ESXi).
- Paravirtualization: Guest OS diubah/modifikasi agar lebih efisien berinteraksi dengan hypervisor menggunakan API (contoh: Xen).
- Hardware-assisted Virtualization: Prosesor membantu langsung kinerja virtualisasi lewat ekstensi seperti Intel VT dan AMD-V, mengurangi overhead dan meningkatkan performa. Ini metode paling umum saat ini.
Perbandingan Virtualisasi Hardware vs OS Virtualization
Hardware virtualization menggunakan hypervisor untuk virtualisasi di level hardware, memungkinkan menjalankan OS berbeda di satu server.
OS virtualization membuat banyak instance virtual dari satu OS yang sama, tanpa hypervisor. Ini memberikan performa tinggi karena tidak perlu emulasi driver. Contoh: Docker, Solaris Containers, Linux-VServer.
Vendor dan Produk Virtualisasi Hardware
Berikut ini adalah beberapa vendor dan produk utama yang mendukung virtualisasi hardware:
- VMware ESXi: Sebuah hypervisor yang dirancang khusus untuk virtualisasi hardware. ESXi dipasang langsung di server dan mengendalikan sumber daya hardware tanpa membutuhkan sistem operasi tambahan. ESXi adalah versi lebih ringan dari VMware ESX, tanpa service console yang biasa ditemukan di ESX.
- Microsoft Hyper-V: Hypervisor yang dirancang untuk virtualisasi hardware pada arsitektur x86. Hyper-V membagi sistem menjadi partisi, di mana masing-masing guest OS akan berjalan di partisi yang terisolasi. Setiap partisi beroperasi seperti parent dan child partition. Parent partition memiliki akses langsung ke hardware, sementara child partition memiliki view virtual dari sumber daya sistem. Hyper-V tersedia untuk Windows 8 Professional, Enterprise, Education dan versi 64-bit setelahnya.
- Xen: Sebuah hypervisor open-source yang didukung oleh Linux Foundation dan terintegrasi dalam kernel Linux. Xen mendukung full virtualization, paravirtualization, dan hardware-assisted virtualization. Produk open-source lain dari Xen, yaitu XenServer, memungkinkan deploy, hosting, dan manajemen VM dengan mudah.
Dengan perkembangan teknologi dan kebutuhan untuk efisiensi tinggi dalam pengelolaan sumber daya IT, virtualisasi hardware kini menjadi elemen kunci dalam infrastruktur modern, khususnya dalam konteks data center yang mengutamakan konsolidasi server, penghematan energi, dan fleksibilitas dalam deployment aplikasi.
Dengan berbagai solusi yang ada, pilihan antara menggunakan bare-metal hypervisor atau menggunakan host-based virtualization sering kali bergantung pada jenis aplikasi dan workload yang akan dijalankan, serta skala infrastruktur yang diinginkan. Oleh karena itu, penting untuk memahami berbagai jenis virtualisasi dan memilih solusi yang paling sesuai dengan kebutuhan spesifik Anda.
Kesimpulan
Virtualisasi hardware memungkinkan efisiensi dan fleksibilitas yang besar dalam pengelolaan sumber daya komputasi. Dengan menggunakan teknologi ini, perusahaan dapat mengoptimalkan penggunaan hardware mereka, mengurangi biaya operasional, serta meningkatkan ketersediaan dan skalabilitas sistem. Virtualisasi tidak hanya memperkenalkan metode baru dalam pengelolaan server dan aplikasi, tetapi juga memberikan solusi untuk masalah besar dalam dunia IT, seperti pengelolaan hardware yang berlebihan dan peningkatan pemanfaatan sumber daya.
Seiring dengan berkembangnya berbagai produk dan platform virtualisasi seperti VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, dan Xen, teknologi virtualisasi akan terus memainkan peran penting dalam mengubah cara kita mengelola infrastruktur IT di masa depan. Apakah Anda siap untuk memanfaatkan teknologi virtualisasi di lingkungan Anda?