什么是虛擬機(jī)？虛擬機(jī)真的那么好用嗎？

在日新月異的科技世界中，虛擬化技術(shù)如同一座橋梁，連接著現(xiàn)實(shí)與數(shù)字的鴻溝，為我們打開(kāi)了全新的計(jì)算維度。虛擬機(jī)，這一概念，自其誕生以來(lái)，就以其獨(dú)特的魅力和強(qiáng)大的功能，深深地影響了軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)測(cè)試和云計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域。即使目前你還不了解它的應(yīng)用，你應(yīng)該也聽(tīng)過(guò)虛擬機(jī)的大名。

那么虛擬機(jī)到底是什么？虛擬機(jī)真的那么好用嗎？讓我們一起揭開(kāi)虛擬機(jī)的神秘面紗，走進(jìn)這個(gè)充滿(mǎn)無(wú)限可能的世界吧！

1、什么是虛擬機(jī)

虛擬機(jī)（Virtual Machine）是一種軟件模擬出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它可以在實(shí)際的物理計(jì)算機(jī)（稱(chēng)為宿主機(jī)或主機(jī)）上運(yùn)行但與物理機(jī)隔離，表現(xiàn)出一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，這使得用戶(hù)可以在同一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境。

2、什么是虛擬化

虛擬化是虛擬機(jī)的核心。虛擬化這種技術(shù)通過(guò)創(chuàng)建虛擬的計(jì)算環(huán)境，將物理資源（如處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)）抽象化。

常見(jiàn)的虛擬化類(lèi)型包括：

服務(wù)器虛擬化：允許多個(gè)操作系統(tǒng)實(shí)例在單個(gè)物理服務(wù)器上運(yùn)行，每個(gè)實(shí)例稱(chēng)為一個(gè)虛擬機(jī)。

就像一個(gè)大型公寓樓，每個(gè)公寓都是一個(gè)獨(dú)立的生活空間（虛擬機(jī)），它們共享同一棟樓的設(shè)施（物理服務(wù)器），但每個(gè)公寓內(nèi)部都像是有自己的房子一樣，互不干擾。

桌面虛擬化：讓用戶(hù)可以在遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行桌面環(huán)境，而無(wú)需在本地設(shè)備上安裝完整操作系統(tǒng)。

就像在云端租用一個(gè)個(gè)人辦公室，你可以在任何地方通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)這個(gè)辦公室，而不需要在自己的小房間（本地設(shè)備）里裝修和維護(hù)整個(gè)辦公環(huán)境。

應(yīng)用虛擬化：將應(yīng)用程序從操作系統(tǒng)中分離出來(lái)，使其可以在任何支持的設(shè)備上運(yùn)行，而無(wú)需安裝。

就像使用流媒體服務(wù)（Netflix、Apple Music）看電影，你不需要在自己的電視上安裝DVD播放器，只需連接網(wǎng)絡(luò)，就可以在任何支持的設(shè)備上觀看電影。

存儲(chǔ)虛擬化：將多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備組合成一個(gè)邏輯存儲(chǔ)池，簡(jiǎn)化管理和提供更好的資源利用率。

就像一個(gè)大型圖書(shū)館，將許多書(shū)架（物理存儲(chǔ)設(shè)備）合并成一個(gè)大的檢索系統(tǒng)，讀者可以更容易地找到想要的書(shū)籍，同時(shí)圖書(shū)館也更有效地利用了空間。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化：通過(guò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)功能從硬件中分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)更靈活的網(wǎng)絡(luò)配置和管理。

就像交通指揮中心，它將各種交通信號(hào)和路線（網(wǎng)絡(luò)功能）集中管理，可以根據(jù)需要靈活調(diào)整路線，使得車(chē)輛（數(shù)據(jù)）更高效地流動(dòng)。

容器化：如Docker等技術(shù)，提供輕量級(jí)的虛擬化，允許應(yīng)用程序及其依賴(lài)項(xiàng)在一個(gè)可移植的容器中運(yùn)行，相比虛擬機(jī)更高效。

就像使用露營(yíng)車(chē)，它包含了烹飪所需的所有工具和調(diào)料（應(yīng)用程序及其依賴(lài)項(xiàng)），可以隨時(shí)隨地使用，而且比帶整個(gè)廚房（虛擬機(jī)）更輕便、更節(jié)省空間。

3、虛擬化需要什么

實(shí)現(xiàn)虛擬化通常涉及以下幾種關(guān)鍵設(shè)備和軟件組件：

1. 虛擬機(jī)管理程序（VMM）：負(fù)責(zé)在物理硬件上創(chuàng)建和管理虛擬機(jī)的軟件。它直接與硬件交互，為多個(gè)虛擬機(jī)提供資源分配和隔離。

VMware vSphere (ESXi)：商業(yè)虛擬化平臺(tái)，提供強(qiáng)大的虛擬機(jī)管理功能。

Microsoft Hyper-V：微軟提供的虛擬化解決方案，適用于Windows環(huán)境。

KVM (Kernel-based Virtual Machine)：開(kāi)源的Linux內(nèi)核模塊，與QEMU（Quick Emulator，是一個(gè)開(kāi)源的全系統(tǒng)模擬器，它能夠模擬各種不同的計(jì)算機(jī)硬件，使得可以在一種架構(gòu)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行另一種架構(gòu)的操作系統(tǒng)和軟件。）結(jié)合使用提供虛擬化功能。

Xen：開(kāi)源的全虛擬化解決方案，常用于云計(jì)算環(huán)境。

2. 虛擬化管理平臺(tái)（Virtualization Management Software）：提供圖形用戶(hù)界面（GUI）或命令行接口（CLI），使得管理員可以創(chuàng)建、配置、啟動(dòng)、停止和監(jiān)控虛擬機(jī)。

典型例子：VMware vCenter、Microsoft System Center Virtual Machine Manager、OpenStack。

說(shuō)明即虛擬機(jī)管理程序是底層的執(zhí)行環(huán)境，而管理平臺(tái)是用于控制和操作這個(gè)環(huán)境的上層應(yīng)用。

3. 宿主機(jī)（Host Machine）：運(yùn)行虛擬化軟件的物理服務(wù)器。

4. 虛擬機(jī)（Guest Machines）：在虛擬化環(huán)境中運(yùn)行的操作系統(tǒng)實(shí)例。

典型例子：可以是Windows Server, Linux發(fā)行版（如Ubuntu, CentOS）等。

5. 根據(jù)不同的虛擬化需要，選擇不同的虛擬化設(shè)備/軟件。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化設(shè)備：

典型例子：NSX-T (VMware)、Open vSwitch、Cisco Nexus 1000V。

存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備/軟件：

典型例子：VMware vSAN、NetApp Data ONTAP、EMC VPLEX。

客戶(hù)端/桌面虛擬化軟件：

典型例子：Citrix XenDesktop、VMware Horizon、Microsoft Remote Desktop Services。

應(yīng)用虛擬化軟件：

典型例子：Citrix XenApp、VMware Horizon App Manager。

4、如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化

目前我們最常提到的、比較常接觸的其實(shí)是服務(wù)器虛擬化~

當(dāng)你使用Google Drive、Dropbox或其他云存儲(chǔ)服務(wù)時(shí)，你的文件實(shí)際上是存儲(chǔ)在由虛擬服務(wù)器組成的大型數(shù)據(jù)中心中。這些虛擬服務(wù)器是由物理服務(wù)器資源分割和管理的。當(dāng)我們使用Gmail、Microsoft Office 365或Adobe Creative Cloud等在線應(yīng)用時(shí)，計(jì)算和存儲(chǔ)都在遠(yuǎn)程的虛擬服務(wù)器上進(jìn)行。就連Facebook、Instagram、Twitter等社交媒體平臺(tái)背后都依賴(lài)于大規(guī)模的服務(wù)器集群，其中很多是虛擬化的，以提高效率和靈活性。

實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化通常涉及以下步驟：

硬件準(zhǔn)備：需要一臺(tái)或多臺(tái)具有足夠處理能力、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的服務(wù)器。

安裝虛擬化管理平臺(tái)。

利用VMM創(chuàng)建和配置虛擬機(jī)：可以創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)（VM），每個(gè)VM都有自己獨(dú)立的操作系統(tǒng)和配置。配置虛擬機(jī)包括分配CPU核心數(shù)、內(nèi)存大小、磁盤(pán)空間和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置等。

安裝操作系統(tǒng)：在每個(gè)虛擬機(jī)內(nèi)安裝所需的操作系統(tǒng)，可以是不同的類(lèi)型，如Windows、Linux、Unix等。

配置網(wǎng)絡(luò)：建立網(wǎng)絡(luò)連接以進(jìn)行通信，可選擇以下方式：

- 橋接模式：虛擬機(jī)直接連接到物理網(wǎng)絡(luò)，擁有獨(dú)立的IP地址。

- NAT模式：通過(guò)虛擬化平臺(tái)的NAT服務(wù)共享物理主機(jī)的IP地址。

- 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)/私有網(wǎng)絡(luò)：僅限于虛擬機(jī)之間的通信。

管理與監(jiān)控：使用虛擬化管理平臺(tái)（如VMware vCenter、Hyper-V Manager或KVM的管理工具）來(lái)操作和管理虛擬機(jī)管理程序以及在其上運(yùn)行的軟件，包括啟動(dòng)、停止、遷移、備份和資源調(diào)整等操作。

應(yīng)用部署與更新：在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝和配置應(yīng)用程序，并進(jìn)行必要的更新和維護(hù)。

1、虛擬機(jī)真的那么好用嗎

1. 資源隔離：每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的內(nèi)存、CPU資源。

開(kāi)發(fā)和測(cè)試環(huán)境中，可以避免一個(gè)應(yīng)用的問(wèn)題影響到其他應(yīng)用，同時(shí)允許多個(gè)項(xiàng)目并行開(kāi)發(fā)和測(cè)試。虛擬機(jī)可以作為安全的沙箱環(huán)境來(lái)運(yùn)行不信任的代碼或測(cè)試潛在的惡意軟件，不會(huì)對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成威脅。

云計(jì)算中，虛擬機(jī)允許服務(wù)提供商在同一物理硬件上為多個(gè)客戶(hù)提供服務(wù)，每個(gè)客戶(hù)都擁有自己的獨(dú)立虛擬環(huán)境，確保數(shù)據(jù)安全和隱私。

2. 可移植性：虛擬機(jī)文件可以作為一個(gè)完整的系統(tǒng)包在不同的硬件或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中遷移，無(wú)需重新配置。

對(duì)云服務(wù)提供商和災(zāi)難恢復(fù)策略來(lái)說(shuō)，使用虛擬機(jī)可以輕松地在數(shù)據(jù)中心之間移動(dòng)工作負(fù)載。

資源管理和優(yōu)化中，管理員可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整虛擬機(jī)的資源分配，如CPU、內(nèi)存和磁盤(pán)空間，以應(yīng)對(duì)不同時(shí)間段的性能需求。

3. 歷史快照：虛擬機(jī)可以創(chuàng)建和回滾到特定時(shí)間點(diǎn)。

系統(tǒng)更新或?qū)嶒?yàn)性配置中，如果出現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)操作配置可以使虛擬機(jī)快速恢復(fù)到之前的狀態(tài)。

4. 硬件成本：多臺(tái)虛擬機(jī)可以在一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行。

減少了對(duì)物理硬件的需求，降低了硬件成本和數(shù)據(jù)中心的空間需求。