?當(dāng)今的許多IT創(chuàng)新都源于虛擬機(jī)以及軟件與硬件的分離。

如今的許多尖端技術(shù)，如云計算、邊緣計算和微服務(wù)，都源于虛擬機(jī)的概念——將操作系統(tǒng)和軟件實(shí)例與底層物理計算機(jī)分離。

什么是虛擬機(jī)？　　

虛擬機(jī)(VM)是運(yùn)行程序或應(yīng)用程序而不綁定到物理機(jī)的軟件。在虛擬機(jī)（VM）實(shí)例中，一臺或多臺來賓計算機(jī)可以在主機(jī)上運(yùn)行。

每個虛擬機(jī)都有自己的操作系統(tǒng)，并且與其他虛擬機(jī)分開運(yùn)行，即使它們位于同一物理主機(jī)上。虛擬機(jī)通常運(yùn)行在服務(wù)器上，但也可以運(yùn)行在桌面系統(tǒng)甚至嵌入式平臺上。多個虛擬機(jī)可以共享來自物理主機(jī)的資源，包括CPU周期、網(wǎng)絡(luò)帶寬和內(nèi)存。

虛擬機(jī)的起源可以追溯到上世紀(jì)60年代早期的計算，當(dāng)時大型機(jī)用戶的時間共享被用于將軟件與物理主機(jī)系統(tǒng)分開。虛擬機(jī)在上世紀(jì)70年代初被定義為“真實(shí)計算機(jī)機(jī)器的高效、獨(dú)立副本”。

我們今天所知道的虛擬機(jī)在過去20年中獲得了發(fā)展，因為公司采用服務(wù)器虛擬化以更有效地利用其物理服務(wù)器的計算能力，減少物理服務(wù)器的數(shù)量并節(jié)省數(shù)據(jù)中心的空間。因為具有不同操作系統(tǒng)要求的應(yīng)用程序可以在單個物理主機(jī)上運(yùn)行，所以每個應(yīng)用程序不需要不同的服務(wù)器硬件。

虛擬機(jī)如何工作？　　

一般來說，有兩種類型的虛擬機(jī)：進(jìn)程虛擬機(jī)，將單個進(jìn)程分開，系統(tǒng)虛擬機(jī)，將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序與物理計算機(jī)完全分離。進(jìn)程虛擬機(jī)的示例包括Java虛擬機(jī)、.NETFramework和Parrot虛擬機(jī)。

系統(tǒng)虛擬機(jī)依賴管理程序作為中間人，讓軟件可以訪問硬件資源。管理程序模擬計算機(jī)的CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)和其他硬件資源，創(chuàng)建一個資源池，可以根據(jù)其特定要求分配給各個虛擬機(jī)。Hypervisor可以支持多個相互隔離的虛擬硬件平臺，使VM能夠在同一物理主機(jī)上運(yùn)行Linux和Windows Server操作系統(tǒng)。

虛擬機(jī)管理程序領(lǐng)域的知名企業(yè)包括VMware(ESX/ESXi)、Intel/Linux Foundation(Xen)、Oracle（適用于SPARC的MV服務(wù)器和適用于x86的OracleVM服務(wù)器）和微軟（Hyper-V）。

臺式計算機(jī)系統(tǒng)也可以利用虛擬機(jī)。此處的示例是Mac用戶在其物理Mac硬件上運(yùn)行虛擬Windows實(shí)例。

管理程序有哪兩種類型？　　

管理程序管理資源并將它們分配給虛擬機(jī)。它還可以根據(jù)管理程序和虛擬機(jī)的配置方式來調(diào)度和調(diào)整資源的分配方式，并且可以根據(jù)需求波動重新分配資源。大多數(shù)虛擬機(jī)管理程序?qū)儆谝韵聝深愔唬?/p>

• Type1。裸機(jī)管理程序直接在物理主機(jī)上運(yùn)行，并可以直接訪問其硬件。1類管理程序通常在服務(wù)器上運(yùn)行，被認(rèn)為比2類管理程序更高效、性能更好，因此非常適合服務(wù)器、桌面和應(yīng)用程序虛擬化。類型1管理程序的示例包括MicrosoftHyper-V和VMwareESXi。
• Type2。有時稱為托管管理程序，Type2管理程序安裝在主機(jī)操作系統(tǒng)的頂部，它管理對硬件資源的調(diào)用。類型2管理程序通常部署在最終用戶系統(tǒng)上以用于特定用例。例如，開發(fā)人員可能使用類型2管理程序來創(chuàng)建特定環(huán)境來構(gòu)建應(yīng)用程序，或者數(shù)據(jù)分析師可能使用它在隔離環(huán)境中測試應(yīng)用程序。示例包括VMwareWorkstation和OracleVirtualBox。

虛擬機(jī)有什么優(yōu)勢？　　

由于軟件與物理主機(jī)分離，用戶可以在單個硬件上運(yùn)行多個操作系統(tǒng)實(shí)例，從而節(jié)省企業(yè)時間、管理成本和物理空間。另一個優(yōu)勢是虛擬機(jī)可以支持舊版應(yīng)用程序，從而減少或消除將舊版應(yīng)用程序遷移到更新或不同操作系統(tǒng)的需求和成本。

此外，開發(fā)人員使用虛擬機(jī)在安全的沙盒環(huán)境中測試應(yīng)用程序。希望查看他們的應(yīng)用程序是否可以在新操作系統(tǒng)上運(yùn)行的開發(fā)人員可以利用虛擬機(jī)來測試他們的軟件，而不是提前購買新的硬件和操作系統(tǒng)。例如，微軟最近更新了其免費(fèi)的Windows VM，允許開發(fā)人員下載帶有Windows11的評估虛擬機(jī)，以便在不更新主計算機(jī)的情況下試用該操作系統(tǒng)。

這也有助于隔離可能感染給定虛擬機(jī)實(shí)例的惡意軟件。由于虛擬機(jī)內(nèi)的軟件無法篡改主機(jī)，惡意軟件無法傳播同樣多的損害。

虛擬機(jī)的缺點(diǎn)是什么？　　

虛擬機(jī)確實(shí)有一些缺點(diǎn)。在一臺物理主機(jī)上運(yùn)行多個虛擬機(jī)可能會導(dǎo)致性能不穩(wěn)定，尤其是在不滿足特定應(yīng)用程序的基礎(chǔ)架構(gòu)要求的情況下。與物理計算機(jī)相比，這也使它們在許多情況下效率較低。

如果物理服務(wù)器崩潰，在其上運(yùn)行的所有應(yīng)用程序都會崩潰。大多數(shù)IT商店利用物理和虛擬系統(tǒng)之間的平衡。

還有哪些其他形式的虛擬化？　　

虛擬機(jī)在服務(wù)器虛擬化中的成功導(dǎo)致將虛擬化應(yīng)用到其他領(lǐng)域，包括存儲、網(wǎng)絡(luò)和桌面。如果數(shù)據(jù)中心正在使用某種類型的硬件，則很有可能正在探索虛擬化它的概念（例如，應(yīng)用程序交付控制器）。

在網(wǎng)絡(luò)虛擬化方面，公司已經(jīng)探索了網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)選項和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)，它使用商品服務(wù)器代替專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)更靈活和可擴(kuò)展的服務(wù)。這與軟件定義網(wǎng)絡(luò)略有不同，后者將網(wǎng)絡(luò)控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分開，以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行更自動化的供應(yīng)和基于策略的管理。第三種技術(shù)，虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，是可以在NFV環(huán)境中運(yùn)行的基于軟件的服務(wù)，包括路由、防火墻、負(fù)載平衡、WAN加速和加密等過程。

例如，Verizon使用NFV為其虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供支持，使客戶能夠按需啟動新的服務(wù)和功能。服務(wù)包括虛擬應(yīng)用程序、路由、軟件定義的廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)優(yōu)化，甚至?xí)掃吔缈刂破骷捶?wù)(SBCaaS)，以集中管理和安全部署基于IP的實(shí)時服務(wù)，例如VoIP和統(tǒng)一通信。

虛擬機(jī)和容器　　

虛擬機(jī)的增長導(dǎo)致容器等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使這一概念又向前邁進(jìn)了一步，并在Web應(yīng)用程序開發(fā)人員中獲得了吸引力。在容器設(shè)置中，可以虛擬化單個應(yīng)用程序及其依賴項。與虛擬機(jī)相比，容器的開銷要少得多，因此容器僅包含二進(jìn)制文件、庫和應(yīng)用程序。

雖然有些人認(rèn)為容器的開發(fā)可能會扼殺虛擬機(jī)，但虛擬機(jī)有足夠的功能和優(yōu)勢來推動技術(shù)向前發(fā)展。例如，在同時運(yùn)行多個應(yīng)用程序或在舊操作系統(tǒng)上運(yùn)行遺留應(yīng)用程序時，虛擬機(jī)仍然很有用。

此外，有些人認(rèn)為容器不如虛擬機(jī)管理程序安全，因為容器只有一個應(yīng)用程序共享的操作系統(tǒng)，而虛擬機(jī)可以隔離應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)。

IDC軟件定義計算部門的研究經(jīng)理GaryChen表示，即使客戶探索云架構(gòu)和容器，VM軟件市場仍然是一項基礎(chǔ)技術(shù)。“盡管虛擬機(jī)軟件市場非常成熟且接近飽和，但在未來五年內(nèi)將繼續(xù)保持正增長，”Chen在IDC的《2019-2022年全球虛擬機(jī)軟件預(yù)測》中寫道。

虛擬機(jī)、5G和邊緣計算　　

虛擬機(jī)被視為5G和邊緣計算等新技術(shù)的一部分。例如，Microsoft、VMware和Citrix等虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)(VDI)供應(yīng)商正在尋找將其VDI系統(tǒng)擴(kuò)展到現(xiàn)在在家工作的員工的方法，作為后COVID混合模型的一部分。

“使用VDI，您需要極低的延遲，因為基本上將擊鍵和鼠標(biāo)移動發(fā)送到遠(yuǎn)程桌面，”卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算機(jī)科學(xué)教授MahadevSatyanarayanan說。2009年，Satyanarayanan寫了一篇關(guān)于如何使用基于虛擬機(jī)的小云來為互聯(lián)網(wǎng)邊緣的移動設(shè)備提供更好的處理能力的文章，這導(dǎo)致了邊緣計算的發(fā)展。

在5G無線空間中，網(wǎng)絡(luò)切片過程使用軟件定義的網(wǎng)絡(luò)和NFV技術(shù)來幫助將網(wǎng)絡(luò)功能安裝到虛擬服務(wù)器上的虛擬機(jī)上，以提供曾經(jīng)只能在專有硬件上運(yùn)行的服務(wù)。

與當(dāng)今使用的許多其他技術(shù)一樣，如果不是幾十年前引入的原始虛擬機(jī)概念，這些新興創(chuàng)新就不會被開發(fā)出來。?