計(jì)算機(jī)的力量在上個(gè)世紀(jì)改變了世界。如今，它們服務(wù)于我們的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)運(yùn)營等。盡管很容易想到辦公樓和服務(wù)器場中的物理機(jī)器世界，但虛擬機(jī) (VM) 實(shí)際上已成為新千年企業(yè)計(jì)算的基石。
VM 使管理員能夠從單個(gè)物理設(shè)備管理數(shù)百臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)。VM 部署已經(jīng)成為服務(wù)器虛擬化的流行選擇，適合當(dāng)今的混合基礎(chǔ)架構(gòu)。值得注意的是，虛擬機(jī)整合了物理托管的數(shù)據(jù)和進(jìn)程，并支持其他操作系統(tǒng)的訪問以供使用。本文深入探討了虛擬機(jī)是什么、它為什么有價(jià)值、它是如何工作的，以及在轉(zhuǎn)向虛擬化時(shí)需要考慮的事項(xiàng)。
什么是虛擬機(jī)？
虛擬機(jī)是一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器，它不依賴于硬件來運(yùn)行，而是使用軟件。管理員可以從單個(gè)物理主機(jī)服務(wù)器運(yùn)行多個(gè)帶有操作系統(tǒng)和用途的來賓虛擬機(jī)。
作為參考，操作系統(tǒng)是放置在硬件中的基礎(chǔ)軟件，用于管理機(jī)器的整體操作。但是，由于應(yīng)用程序（為最終用戶設(shè)計(jì)的軟件程序）是特定于操作系統(tǒng)的，因此本機(jī)操作系統(tǒng)可能會(huì)限制用戶探索其他系統(tǒng)和應(yīng)用程序的能力。
與其主機(jī)服務(wù)器一樣，虛擬機(jī)包含內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口、存儲(chǔ)和分配的 CPU 容量。管理程序?qū)M 來賓彼此分開，而物理主機(jī)的資源根據(jù)需要在 VM 之間共享。雖然虛擬化技術(shù)是在 1960 年代推出的，但直到 VMware 于 1999 年推出其工作站后，VM 才成為一種有市場價(jià)值的解決方案。
虛擬機(jī)的硬件冒名頂替綜合癥
虛擬機(jī)的運(yùn)行方式與任何其他具有一小部分物理硬件的計(jì)算機(jī)一樣。因此，例如，管理員可以從他們的主機(jī)運(yùn)行十幾個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)都可以作為一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)。這就是虛擬機(jī)的冒名頂替綜合癥。雖然 VM 可以做很多事情，但它們的生產(chǎn)力自然不如獨(dú)立的物理主機(jī)。
虛擬機(jī)與容器
容器和虛擬機(jī)經(jīng)常混淆，因?yàn)樗鼈兌紡膯我黄脚_(tái)運(yùn)行獨(dú)立的應(yīng)用程序。它們的不同之處在于它們的大小、速度、工作負(fù)載生產(chǎn)力以及與主機(jī)的集成。雖然 VM 可以模擬計(jì)算機(jī)的硬件并測量以千兆字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)，但容器通常只包含一個(gè)應(yīng)用程序或以兆字節(jié)為單位的進(jìn)程。因?yàn)槿萜魇禽p量級(jí)的，所以在速度和微服務(wù)部署上比VM有天然的優(yōu)勢。相比之下，虛擬機(jī)更適合管理更大的工作負(fù)載和應(yīng)用程序。
為什么我需要虛擬機(jī)？
您是否曾經(jīng)想要過不止一臺(tái)計(jì)算機(jī)？舊電腦貶值很快，您想保留其中的內(nèi)容嗎？您正在為 Windows、Mac 和 Linux 開發(fā)應(yīng)用程序嗎？
如果這些問題適用于您，那么 VM 可以成為您技術(shù)工具包的寶貴補(bǔ)充。從創(chuàng)建計(jì)算機(jī)大軍到保存舊數(shù)據(jù)和開發(fā)跨操作系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用程序，虛擬機(jī)可以完成所有這一切，甚至更多。虛擬化的另一個(gè)吸引人的特性是它如何影響庫存和成本。只需一小部分硬件，包括磁盤、驅(qū)動(dòng)器和服務(wù)器設(shè)備，組織就可以削減成本、提高利用率并減少硬件問題。
虛擬機(jī)與數(shù)據(jù)中心、軟件開發(fā)人員和 IT 組織最相關(guān)，盡管對(duì)于那些希望隔離工作負(fù)載或應(yīng)用程序的人來說，它們也可以用于 PC 和筆記本電腦。
虛擬機(jī)的類型
| 進(jìn)程虛擬機(jī) | 系統(tǒng)虛擬機(jī) | |
|---|---|---|
| 替代名稱 | 語言虛擬機(jī)或托管運(yùn)行時(shí)環(huán)境 | 硬件虛擬機(jī) |
| 用途 | 軟件仿真；模仿設(shè)備的行為 | 軟件仿真；完全按原樣復(fù)制 |
| 能力 | 運(yùn)行單個(gè)程序或進(jìn)程 | 完整的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)訪問權(quán)限 |
| 抽象 | 指令集架構(gòu) (ISA) | 高級(jí)編程 |
| 例子 |
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部署虛擬機(jī)
管理程序，虛擬機(jī)管理器
虛擬機(jī)部署背后的技術(shù)是稱為管理程序的軟件機(jī)制。管理程序位于硬件和來賓虛擬機(jī)之間，在物理主機(jī)上運(yùn)行并監(jiān)督現(xiàn)有的虛擬機(jī)。不僅僅是服務(wù)器虛擬化，管理程序還能夠虛擬化應(yīng)用程序、存儲(chǔ)和桌面。
部署管理程序可為管理員提供所需的管理功能以及實(shí)施微分段的機(jī)會(huì)。另一個(gè)加速發(fā)展的是嵌入了管理程序的設(shè)備的銷售，例如用于 Linux 的基于內(nèi)核的虛擬機(jī)(KVM)。頂級(jí)管理程序供應(yīng)商包括VMware、Microsoft和Red Hat。
虛擬機(jī)用例
產(chǎn)能利用率
或許采用虛擬機(jī)的最大好處是擴(kuò)展了存儲(chǔ)、應(yīng)用程序和處理能力。虛擬化提供了壓縮工作負(fù)載的機(jī)會(huì)，從而減少了它們所在的物理空間以及所需的設(shè)備和開銷。憑借更小的本地占用空間，組織可以管理比以往更多的東西。
運(yùn)行遺留軟件
遺留軟件應(yīng)用程序可能不再使用或不再可供組織的員工使用。這可能是由于 IT 團(tuán)隊(duì)有意遷移或軟件開發(fā)人員終止支持。在任何一種情況下，人員使用遺留應(yīng)用程序的愿望都不是破壞因素。借助 VM，用戶可以重新創(chuàng)建運(yùn)行已停產(chǎn)程序所需的環(huán)境。
使用不同的操作系統(tǒng)
虛擬機(jī)最常見的用例是從單個(gè)物理主機(jī)訪問一組不同的操作系統(tǒng)。無論主機(jī)的本機(jī)操作系統(tǒng)如何，IT 人員創(chuàng)建或復(fù)制在其他操作系統(tǒng)上運(yùn)行的新機(jī)器的能力使跨操作系統(tǒng)開發(fā)變得更加容易。此外，訪問不同的操作系統(tǒng)可能意味著可以為其他用戶做本機(jī)操作系統(tǒng)客戶端可以做的任何事情。
系統(tǒng)級(jí)快照
在修補(bǔ)虛擬機(jī)時(shí)，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)快照功能有助于保存其來賓計(jì)算機(jī)的版本。與真實(shí)照片非常相似，此功能使客戶有機(jī)會(huì)保存狀態(tài)和數(shù)據(jù)，包括磁盤、內(nèi)存和 VNI 卡。用戶可以創(chuàng)建和管理多個(gè)快照以在其 VM 上進(jìn)行測試，但請(qǐng)注意——長時(shí)間在快照上運(yùn)行 VM 會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定和數(shù)據(jù)丟失。
開發(fā)非原生操作系統(tǒng)軟件
虛擬機(jī)的一貫主題是它們對(duì)需要大量訪問不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)人員和專業(yè)人員的價(jià)值。不久之前，程序員不得不在設(shè)備和設(shè)備類型（桌面平臺(tái)與移動(dòng)平臺(tái)）之間分配時(shí)間，而虛擬機(jī)為更快、更順暢的跨操作系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)打開了大門。
充當(dāng)沙箱
虛擬機(jī)的一項(xiàng)服務(wù)器安全功能是它們是物理主機(jī)內(nèi)的隔離環(huán)境。他們自己并不知道，他們不是使用自己硬件的獨(dú)立計(jì)算機(jī)，他們的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序也沒有連接到主機(jī)或其他來賓機(jī)器。因此，VM 可以成為測試可疑文件、新項(xiàng)目等的絕佳位置，作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)置。
除了 VM 之外，高級(jí)惡意軟件分析對(duì)于當(dāng)今的 SMB 和大型企業(yè)來說都是必不可少的。詳細(xì)了解2021 年沙盒的運(yùn)作方式、沙盒的重要性以及提供解決方案的供應(yīng)商。
系統(tǒng)探索和修補(bǔ)
雖然開發(fā)人員在使用計(jì)算機(jī)時(shí)可能有詳細(xì)的目標(biāo)計(jì)劃，但技術(shù)愛好者通常在沒有任何計(jì)劃的情況下開始使用。借助使用說明書、網(wǎng)絡(luò)指南或更少的內(nèi)容，許多用戶希望探索其設(shè)備的功能。對(duì)于好奇的人來說，虛擬機(jī)提供了一個(gè)游樂場 - 與沙箱不同 - 可以進(jìn)行修補(bǔ)而不會(huì)產(chǎn)生任何后果。無論是學(xué)習(xí)新操作系統(tǒng)還是拆解計(jì)算機(jī)，VM 都為感興趣的用戶提供了探索的空間。
將 VM 復(fù)制到其他機(jī)器
考慮到單個(gè)主機(jī)可以為多個(gè)虛擬機(jī)提供服務(wù)，很容易理解為什么它們也是可復(fù)制的。此功能的一個(gè)警告是 VM 僅限于其管理程序服務(wù)的目的地。否則，VM 包含在幾個(gè)文件中并且可以轉(zhuǎn)移到其他主機(jī)。
虛擬機(jī)注意事項(xiàng)
虛擬機(jī)專家
- 在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)
- 節(jié)省空間、時(shí)間和管理成本
- 支持遺留應(yīng)用程序
- 指令集架構(gòu) (ISA)
虛擬機(jī)缺點(diǎn)
- 效率低于完整的物理 PC
- 無法替代整個(gè)物理基礎(chǔ)設(shè)施
- 如果主機(jī)處于極端壓力下，性能不穩(wěn)定
虛擬機(jī)市場
根據(jù) MarketWatch 的數(shù)據(jù)，虛擬機(jī)市場規(guī)模預(yù)測顯示該行業(yè)的復(fù)合年增長率為 2.9%，從 2019 年的 35.3 億美元增至 2026 年的 43.2 億美元。VMware、IBM 和華為占據(jù)了市場前列，合計(jì)近四分之三的市場份額。市場供應(yīng)商包括：
- 思杰
- 東方的
- 慧與
- 華為
- 新華三
- IBM
- 浪潮
- 微軟
- 甲骨文
- 紅帽
- VMware
- 永宏
VM 可實(shí)現(xiàn)操作靈活性
盡管計(jì)算機(jī)虛擬化可以追溯到 1960 年代，但虛擬機(jī)的激增是 21 世紀(jì)的現(xiàn)象。隨著軟件開發(fā)和應(yīng)用程序的優(yōu)先級(jí)不斷提高，訪問多個(gè)操作系統(tǒng)和隔離的內(nèi)部環(huán)境變得至關(guān)重要。總之，虛擬機(jī)提供：
- 操作靈活
- 集中管理
- 容災(zāi)保護(hù)
- 減少開銷和停機(jī)時(shí)間
- 可擴(kuò)展性
為了服務(wù)于未來的組織、應(yīng)用程序和工作負(fù)載，虛擬機(jī)將繼續(xù)成為提高企業(yè)生產(chǎn)力的重要組成部分。
