Dans la virtualisation matérielle, les ressources d’un système physique peuvent être réparties entre plusieurs systèmes virtuels. Chaque système invité, y compris tous les programmes qui y sont exécutés, est séparé du matériel sous-jacent.
Dans la pratique, les machines virtuelles sont surtout utilisées pour isoler certains processus et applications pour des raisons de sécurité. Comparées à d’autres concepts de virtualisation, les machines virtuelles proposent une forte encapsulation et servent donc de base à l’hébergement de produits qui exécutent plusieurs serveurs clients sur une plateforme matérielle commune. La mise à disposition de machines virtuelles est la base des offres d’hébergement mutualisé et de VPS (Virtual Private Server). Dans la mesure où chaque système invité fonctionne dans un environnement d’exécution isolé, les processus encapsulés dans une machine virtuelle n’affectent pas le système hôte ou les autres systèmes invités sur la même machine physique.
Dans un contexte d’entreprise, les machines virtuelles sont utilisées pour réduire les coûts d’exploitation et de maintenance des infrastructures informatiques. Les entreprises disposent parfois d’une vaste infrastructure informatique qui reste inactive la plupart du temps. Avec les machines virtuelles, les temps morts de ce type peuvent être considérablement réduits. Au lieu de fournir une machine physique séparée pour chaque domaine d’application de l’informatique d’entreprise, de plus en plus d’entreprises se tournent vers des serveurs de messagerie, de base de données, de fichiers ou d’applications dans des environnements virtuels isolés sur la même plateforme matérielle puissante. Ce concept sera mis en œuvre dans le cadre de la consolidation des serveurs. Il est en effet souvent moins coûteux de maintenir une grande plateforme informatique pour différents systèmes virtuels que d’exploiter plusieurs petits ordinateurs.
Les transformateurs, en particulier, sont encore chers à l’achat. Le temps processeur inutilisé est donc un facteur de coût inutile qui peut être évité en passant à des systèmes virtuels.
Le développement de logiciels est un autre domaine d’application des environnements virtuels. Les programmeurs qui développent des applications pour différentes architectures de systèmes utilisent souvent des machines virtuelles pour tester les logiciels. De nombreux produits hyperviseurs permettent le fonctionnement en parallèle de différents systèmes d’exploitation ou versions de systèmes. Les machines virtuelles peuvent être créées, clonées et supprimées du disque dur physique sans laisser de résidu de données par un simple clic. De plus, en raison de l’encapsulation, les processus défectueux dans une machine virtuelle n’ont aucun effet sur le système sous-jacent.
Les utilisateurs privés utilisent le plus souvent des hyperviseurs dotés de fonctions d’émulation pour exécuter des applications écrites à l’origine pour une architecture système différente. Toutefois, il convient de noter que la virtualisation matérielle ainsi que l’émulation sont toujours associées à des pertes de performance. Par exemple, si un utilisateur souhaite exécuter un programme Linux dans une machine virtuelle sur son ordinateur Windows, des ressources supplémentaires doivent être consacrées à la fois à l’hyperviseur et au système invité. Une application Linux ainsi encapsulée ne dispose plus de toute la puissance du matériel sous-jacent. Dans ce contexte, on parle de frais généraux.