虚拟机全知道：从定义到应用，一篇文章带你全面掌握

虚拟机,听名字好像很科幻，但其实它就是一个用软件“变”出来的电脑，你可以把它想象成在你现在用的这台物理电脑里面，再变出一台或多台独立的“虚拟”电脑，这些虚拟电脑可以像真电脑一样安装操作系统（比如Windows、Linux）、运行软件、上网，但它们实际上只是你硬盘里的一堆文件而已。

虚拟机是怎么来的？

这个概念其实很早就有了,根据IBM的资料，早在上世纪60年代，IBM公司为了更高效地利用当时非常庞大且昂贵的大型机（一种超级电脑），就提出了虚拟化的想法，他们的目标是让一台物理机器能够同时运行多个不同的操作系统实例，从而充分利用计算资源，不让机器闲着，这可以说是虚拟机技术的雏形。

虚拟机是如何工作的？

关键在于一个叫做“虚拟机监控程序”的软件，它也被称为“超级管家”，这个管家软件直接运行在物理电脑的硬件上，它的核心任务就是管理和分配资源，物理电脑的CPU、内存、硬盘、网络接口等硬件资源，都由这个“超级管家”统一接管。

“超级管家”会把这些硬件资源划分成多个虚拟的部分，每一部分都独立打包，分配给不同的虚拟机使用，这样，每一台虚拟机都以为自己独享了一套完整的硬件，可以独立运行自己的操作系统和应用软件，而且虚拟机之间互不干扰，即使其中一个虚拟机崩溃了，也不会影响其他虚拟机和主机系统的运行。

虚拟机有哪些主要类型？

根据“超级管家”安装位置和工作方式的不同，虚拟机主要分为两类：

1. Type 1（裸机虚拟化）： 这种类型的“超级管家”直接安装在物理服务器的硬件上，而不是安装在某个操作系统里，它就像一个轻量级的、专门为管理虚拟机而生的操作系统，根据VMware和微软等技术厂商的说明，这种方式因为直接与硬件打交道，效率非常高，延迟低，性能损耗小，所以主要用在数据中心、企业服务器等对性能要求高的场景，VMware ESXi、微软Hyper-V就属于这一类。

   

2. Type 2（托管虚拟化）： 这种类型的“超级管家”是作为一个应用程序，安装在我们平常使用的操作系统（如Windows、macOS）之上的，我们得先启动电脑进入Windows或macOS，然后像打开Word、浏览器一样，打开VMware Workstation、Oracle VirtualBox这类软件，才能在里面创建和管理虚拟机，这种方式非常方便个人用户使用，但性能上会有一些损耗，因为资源需要经过主机操作系统再分配，普通用户学习和测试用的基本都是这种。

虚拟机在现实世界中有哪些应用？

虚拟机的应用已经非常广泛,渗透到我们数字生活的方方面面：

• 服务器整合： 这是虚拟机最经典的应用，以前一个公司可能需要几十台物理服务器，每台只运行一个服务（比如邮件服务器、网站服务器），非常浪费，通过虚拟机，可以在一台强大的物理服务器上运行几十个虚拟服务器，大大节省了硬件成本、电费和机房空间。
• 软件开发和测试： 程序员经常需要测试软件在不同操作系统（如不同版本的Windows、各种Linux发行版）下的兼容性，用虚拟机可以快速创建出干净的测试环境，测试完直接删除，不会弄乱自己的主系统，非常方便，苹果公司开发者在为Mac电脑开发软件时，也常常需要用到虚拟机来安装Windows系统进行跨平台测试。
• 运行不兼容的旧软件： 有些老软件只能在古老的系统（如Windows XP）上运行，为了用这个软件，你不需要去找一台老电脑，只需要在现在的电脑上创建一个Windows XP虚拟机就行了，很多企业在升级系统时，也用这种方法来兼容那些无法更新的核心老软件。
• 安全沙盒测试： 当你需要运行一个来源不明、可能带有病毒或恶意软件的程序时，可以在虚拟机里运行，因为虚拟机与真实系统是隔离的，即使虚拟机内部“中毒”了，也不会影响到你真正的主机系统，测试完成后，将虚拟机恢复到之前的状态即可。
• 云端计算： 我们现在使用的各种云服务，比如阿里云、腾讯云，其底层核心技术就是虚拟机，当你租用一台“云服务器”时，云服务商并不是给你一台物理机器，而是他们在庞大的数据中心里，通过虚拟化技术为你分配的一部分资源，也就是一台虚拟机。

虚拟机技术通过“化一为多”和“隔离环境”的核心思想，极大地提升了计算资源的灵活性和利用率，从企业数据中心到个人电脑，它已经成为现代计算中不可或缺的一部分，让我们能够更安全、更高效、更经济地使用电脑资源。