虛擬機(jī)（VM）是一個(gè)模擬版的物理計(jì)算機(jī)，它在虛擬環(huán)境中模擬各種功能并分配資源。

簡(jiǎn)言之，你可以在你當(dāng)前的操作系統(tǒng)中運(yùn)行另一個(gè)操作系統(tǒng)，就像運(yùn)行媒體播放器或網(wǎng)絡(luò)瀏覽器一樣。

在 Manjaro Linux 里 VirtualBox 中運(yùn)行 Windows 10

你可以在 VM 中執(zhí)行與裸機(jī)（例如你的筆記本電腦或個(gè)人電腦）相同的操作，例如連接到網(wǎng)絡(luò)、下載軟件、更新操作系統(tǒng)等等。

當(dāng)然，根據(jù)使用場(chǎng)景，VM 的體驗(yàn)可能會(huì)與實(shí)體計(jì)算機(jī)有所不同。

讓我們來(lái)探索虛擬機(jī)，它們的應(yīng)用場(chǎng)景，以及它們的工作原理。

虛擬機(jī)：起源

虛擬機(jī)是最重要的基于軟件的創(chuàng)新之一。它的起源可以追溯到 1966 年的 IBM CP-40 和 CP-67 虛擬機(jī)操作系統(tǒng)，那時(shí)候人們?cè)谘芯亢蜏y(cè)試虛擬內(nèi)存和資源的概念。

快進(jìn)到我們發(fā)表此文的 2023 年，虛擬機(jī)已經(jīng)無(wú)處不在，涵蓋從個(gè)人電腦，到大型企業(yè)，再到小型企業(yè)。每個(gè)人以某種或其他方式都在使用虛擬機(jī)。

考慮到所有這些，顯然，虛擬機(jī)非常有用。但是，它是如何工作的，我們具體用它來(lái)做什么？

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• 裸機(jī) = 實(shí)體的物理電腦，例如你的 PC 或筆記本電腦
• 宿主操作系統(tǒng) = 安裝在你實(shí)體電腦上的操作系統(tǒng)
• 客戶操作系統(tǒng) = 在虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行的操作系統(tǒng)
• 虛擬機(jī)（VM）= 是虛擬化應(yīng)用的通用術(shù)語(yǔ)

虛擬機(jī)如何運(yùn)作

理解虛擬化的概念會(huì)有助于你弄清楚虛擬機(jī)是如何運(yùn)作的。

回顧我們?cè)谝黄恼轮械拿枋觯?/p>

“虛擬化為你提供了計(jì)算機(jī)硬件的抽象概念，以便你創(chuàng)建虛擬機(jī)（VM）、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等。”

虛擬化允許用戶在虛擬環(huán)境中利用物理系統(tǒng)的資源。這使得一個(gè)進(jìn)程可以單獨(dú)地使用資源，而不會(huì)影響物理計(jì)算機(jī)。

而虛擬機(jī)就是運(yùn)用這一能力的過(guò)程，在此你會(huì)得到以虛擬磁盤、內(nèi)存，及其他配置文件形式的虛擬資源，讓你能在其上運(yùn)行操作系統(tǒng)。

你或許已經(jīng)熟悉一些能幫助你創(chuàng)建這些虛擬機(jī)的 專為 Linux 的虛擬化軟件。

為了詳細(xì)展示虛擬機(jī)和物理計(jì)算機(jī)之間的技術(shù)差異，這里提供一張圖幫助你理解：

我們?yōu)槭裁葱枰褂锰摂M機(jī)？

虛擬機(jī)已經(jīng)成為一種多功能的概念，對(duì)于幾乎每一個(gè)小任務(wù)都十分實(shí)用，這也是你應(yīng)該 在虛擬機(jī)中運(yùn)行 Linux 的其中一個(gè)理由。

不僅對(duì)個(gè)人用戶有幫助，虛擬機(jī)在云計(jì)算的領(lǐng)域中也起著重要的作用，而云計(jì)算是構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)必不可少的一部分。

下面是虛擬機(jī)能夠幫助你完成的一些任務(wù)：

• 軟件測(cè)試
• 操作系統(tǒng)測(cè)試
• 為臨時(shí)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽會(huì)話增強(qiáng)你的在線隱私
• 在不影響物理計(jì)算機(jī)的情況下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全研究
• 利用虛擬機(jī)作為服務(wù)器，使同一硬件上可以托管更多的虛擬機(jī)，（從而讓硬件資源使用更加高效）
• 各種開(kāi)發(fā)活動(dòng)，擁有了更強(qiáng)大的遷移、復(fù)制等功能
• 利用虛擬機(jī)在云中復(fù)制系統(tǒng)

因此，虛擬機(jī)的隔離能力使我們能采用它進(jìn)行測(cè)試和開(kāi)發(fā)，也使其成為服務(wù)器可擴(kuò)展性和靈活性的核心。

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在虛擬機(jī)中運(yùn)行 Linux 的十大原因

無(wú)論你是學(xué)生、專業(yè)人員，還是企業(yè)，你都會(huì)發(fā)現(xiàn)虛擬機(jī)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)會(huì)發(fā)揮出重要的作用。

虛擬機(jī)消耗系統(tǒng)資源嗎？

當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)在其中運(yùn)行另一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，你會(huì)為它分配一些系統(tǒng)資源，主要包括：

• 處理器：只有當(dāng)在虛擬機(jī)中運(yùn)行操作系統(tǒng)時(shí)才消耗
• 內(nèi)存：只有當(dāng)在虛擬機(jī)中運(yùn)行操作系統(tǒng)時(shí)才消耗
• 磁盤空間：創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)預(yù)留，無(wú)論虛擬機(jī)是否運(yùn)行，都會(huì)占據(jù)一定的空間。

有些人認(rèn)為處理器和內(nèi)存會(huì)一直被虛擬機(jī)占用，這并不正確。它們只在虛擬機(jī)運(yùn)行操作系統(tǒng)時(shí)才會(huì)被使用。

然而，無(wú)論虛擬機(jī)是否在運(yùn)行，磁盤空間始終會(huì)被占用。

使一切成為可能的虛擬化類型

如果你對(duì)能夠幫助創(chuàng)建虛擬機(jī)的虛擬化概念感興趣，那么我將列舉并簡(jiǎn)要解釋所有的不同類型。

管理程序Hypervisor 管理著硬件，并將系統(tǒng)資源從虛擬環(huán)境中隔離出來(lái)。它在技術(shù)上被標(biāo)記為 “虛擬機(jī)監(jiān)視器Virtual Machine Monitor（VMM）”。

而管理程序就是那個(gè)能讓我們創(chuàng)建和運(yùn)行虛擬機(jī)的軟件。

管理程序有兩種類型：

• 一級(jí)管理程序 ：它直接連接到物理機(jī)，用于管理虛擬機(jī)的資源。一個(gè)很好的例子就是 KVM，它直接集成在 Linux 系統(tǒng)里。
• 二級(jí)管理程序 ：它存在于操作系統(tǒng)上，在操作系統(tǒng)上運(yùn)行，讓你能夠管理虛擬機(jī)資源等等。例如 VirtualBox。

雖然管理程序使虛擬化成為可能，但是各種虛擬化類型則能使你在使用虛擬機(jī)時(shí)帶來(lái)更多便利和功能。

一些相關(guān)的類型包括：

• 存儲(chǔ)虛擬化 ：這能通過(guò)將可用的磁盤空間劃分為小塊，以被虛擬機(jī)使用，從而創(chuàng)建虛擬磁盤。
• 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 ：允許物理網(wǎng)絡(luò)連接通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)（或者適配器）路由到虛擬機(jī)。
• 桌面虛擬化 ：通過(guò)該方式，你可以同時(shí)向多臺(tái)物理設(shè)備部署多個(gè)虛擬桌面環(huán)境?？梢詮囊粋€(gè)中心點(diǎn)配置和管理所有虛擬桌面。

為了深入了解所有的技術(shù)細(xì)節(jié)，我建議你查閱 AWS 關(guān)于虛擬化的文檔。

虛擬機(jī)的優(yōu)勢(shì)

雖然你已經(jīng)通過(guò)其使用案例了解到了一些虛擬機(jī)帶給你的好處，但是我還是想再補(bǔ)充一些你需要知道的要點(diǎn)：

• 虛擬機(jī)能夠讓你充分地利用硬件資源，而不影響宿主機(jī)
• 有了虛擬機(jī)，你可以自由地進(jìn)行測(cè)試或者做任何你想做的事情。無(wú)論是一個(gè)極老的應(yīng)用，或是一個(gè)有風(fēng)險(xiǎn)的軟件，你都可以完全依賴虛擬機(jī)來(lái)完成一切，并且不會(huì)對(duì)你宿主機(jī)產(chǎn)生影響
• 你可以在一個(gè)地方運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而不需要面對(duì)雙啟動(dòng)或增加額外的物理驅(qū)動(dòng)器來(lái)使用其它操作系統(tǒng)的麻煩。這樣可以幫你節(jié)省成本，時(shí)間，同時(shí)避免管理的困擾
• 有了虛擬機(jī)，你可以在不需增加任何硬件的情況下快速地克隆你的配置。

虛擬機(jī)的劣勢(shì)

雖然虛擬機(jī)在許多場(chǎng)景中都非常有幫助，但是它也有可能帶來(lái)什么不利影響嗎？

嗯，實(shí)際上，使用虛擬機(jī)并沒(méi)有直接的缺點(diǎn)，但是你仍然需要對(duì)一些虛擬機(jī)可能帶來(lái)的影響持謹(jǐn)慎態(tài)度：

• 盡管虛擬機(jī)被認(rèn)為能夠有效地利用資源，但是如果你不監(jiān)控它們或者粗心大意地運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，它們還是有可能會(huì)耗盡系統(tǒng)的資源
• 虛擬機(jī)永遠(yuǎn)無(wú)法替代裸機(jī)的體驗(yàn)和性能。無(wú)論宿主機(jī)有多么強(qiáng)大，虛擬機(jī)的運(yùn)行速度總是比你在物理計(jì)算機(jī)上預(yù)期的要慢
• 虛擬機(jī)雖然與宿主機(jī)隔離，但你必須要注意文件共享可能會(huì)將惡意軟件暴露給你的宿主機(jī)系統(tǒng)

虛擬機(jī)的利用廣泛

虛擬機(jī)的概念讓許多事情變得可能。

如果沒(méi)有虛擬機(jī)，你認(rèn)為云計(jì)算行業(yè)會(huì)如何發(fā)展？如果每次嘗試不同的操作系統(tǒng)都需要重新安裝，這將帶來(lái)多大的不方便？

無(wú)論是哪種形式，每個(gè)電腦用戶或服務(wù)器用戶都需要虛擬機(jī)。你對(duì)虛擬機(jī)有什么看法呢？你會(huì)如何定義它？