什么是虚拟机？能吃吗？
虚拟机（VM）是物理计算机的模拟版本，它在虚拟环境中模拟计算机功能并分配资源。
简单来说，你可以在当前操作系统中运行另一个操作系统，就像运行媒体播放器或网页浏览器一样。
虚拟机与物理计算机（如你的笔记本或 PC）功能相似，例如：
- 连接网络
- 下载软件
- 更新操作系统等
但具体体验会与真实计算机有所不同，取决于使用场景。接下来，我们将探讨虚拟机的起源、用途及其工作原理。
虚拟机的起源
虚拟机是软件领域的重要创新之一。最早可追溯至 1966 年，当时 IBM CP-40 和 CP-67 虚拟机操作系统研究了虚拟内存和资源管理的概念。
发展至 2023 年，虚拟机已无处不在，从个人计算机到企业和中小型公司，几乎每个人都会在某种程度上使用虚拟机。
那么，虚拟机究竟是如何工作的？它的用途是什么？
💡 基本术语解释
- 裸机（Bare Metal）：实际的物理计算机，如你的 PC 或笔记本电脑
- 宿主操作系统（Host OS）：运行在物理计算机上的操作系统
- 客户操作系统（Guest OS）：运行在虚拟机中的操作系统
- 虚拟机（VM）：通用术语，指用于虚拟化的应用程序
虚拟机的工作原理
虚拟化 技术是理解虚拟机工作原理的关键。
虚拟化 允许用户在虚拟环境中使用物理系统资源，使得不同进程可以独立运行，而不会影响物理计算机。
虚拟机 便是这一概念的具体应用，它通过虚拟磁盘、虚拟 RAM 及其他配置文件，为操作系统提供运行环境。
你可能已经听说过一些常见的 Linux 虚拟化软件，这些软件可以帮助你创建虚拟机，例如 VirtualBox 和 VMware。
为什么要使用虚拟机？
虚拟机用途广泛，适用于多个场景。例如：
- 软件测试
- 操作系统测试
- 匿名上网，提高隐私性
- 网络安全研究，防止影响物理计算机
- 作为服务器，运行多个 VM，提高硬件利用率
- 开发环境，便于迁移和克隆
- 云计算环境中的系统模拟
虚拟机的隔离性使其成为测试和开发的理想工具，同时也是服务器扩展的核心技术。
虚拟机会占用系统资源吗？
在创建虚拟机时，你需要为其分配系统资源，包括：
- CPU：仅在虚拟机运行时消耗 CPU 资源
- RAM：仅在虚拟机运行时占用内存
- 磁盘空间：创建 VM 时即分配空间，无论 VM 是否运行都会占用磁盘
有些人误以为虚拟机始终占用 CPU 和 RAM，实际上，这些资源只有在 VM 运行时才会被占用，但磁盘空间始终被预留。
使虚拟机成为可能的虚拟化技术
虚拟化的核心在于 Hypervisor（管理程序），它管理硬件并将系统资源分配给虚拟环境，也称为 虚拟机监视器（VMM）。
管理程序分为两种类型
- Type 1（裸机型）：直接运行在物理机上，例如 KVM（Linux 内置的虚拟化技术）
- Type 2（托管型）：作为宿主操作系统中的应用运行，例如 VirtualBox
此外，还有不同类型的虚拟化技术：
- 存储虚拟化：将磁盘空间划分为多个小块，以供虚拟机使用
- 网络虚拟化：允许物理网络连接通过虚拟网络适配器连接到虚拟机
- 桌面虚拟化：可以在多台物理计算机上部署多个虚拟桌面，并进行集中管理
你可以参考 AWS 的虚拟化技术文档 了解更详细的技术细节。
虚拟机的优势
- 高效利用硬件资源，而不会影响宿主操作系统
- 支持测试和实验，可以随意安装、修改或破坏，而不会影响宿主系统
- 可以同时运行多个操作系统，无需双系统或额外的物理磁盘
- 支持克隆和迁移，无需额外的硬件即可快速复制配置
虚拟机的劣势
- 可能占用大量系统资源，如果运行多个虚拟机，可能会影响宿主系统性能
- 无法完全替代物理机，即使硬件强大，VM 的运行速度仍不及真实计算机
- 存在安全风险，如果与宿主系统共享文件，可能会导致恶意软件传播
总结
虚拟机技术极大地推动了计算机行业的发展。
如果没有虚拟机，云计算 行业可能不会像今天这样蓬勃发展。你也可能需要反复安装不同的操作系统，而无法轻松切换和测试。
💬 你是否使用过虚拟机？你认为它最有用的地方是什么？欢迎分享你的看法！
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