虚拟机 (VM)

什么是虚拟机 (VM)?

虚拟机 (VM) 是一个运行于主机硬件上的程序,提供自带访客操作系统 (OS) 和应用的隔离环境,独立于主机 OS 或在主机系统上运行的所有其他 VM。

虚拟机的运作与物理硬件完全相同

从最终用户的角度而言,VM 提供了与单个计算机环境基本相同的体验。文件和应用的加载、存储、更新和使用方式与在物理(即裸机)计算机上一样,但不会影响主机系统或任何其他 VM。CPU、GPU、内存和存储等主机系统的物理资源由一个名为虚拟机监控程序的软件层分配给虚拟机。虚拟机监控程序所提供的虚拟硬件设备会映射到主机系统上的物理硬件(例如,VM 的虚拟硬盘将存储为主机硬盘上的一个文件)。

VM 与硬件分离的原因

虚拟机有几大实际应用。由于 VM 将虚拟操作环境与物理硬件分隔开来,因此非常适合测试潜在的恶意应用。在发布 OS 更新之前,IT 团队可以在 VM 上测试 OS,从而确保关键业务应用在更新后仍能正常运行。开发团队也可以使用 VM 来测试新的应用或针对各种 OS 和版本的更新。如果需要运行一个需要原操作系统的旧版应用,则可以使用虚拟机运行。

VM 的类型

概括地说,虚拟机分为两种类型:进程 VM 和系统 VM。

进程 VM 也称为应用 VM 或托管运行时环境 (MRE),是一个虚拟平台,供单个进程在主机上作为应用运行。进程结束后,VM 即被销毁。

系统 VM 提供了一个完整的系统,因此其运作方式与裸机系统相同。每个系统 VM 均可以运行自己的 OS 并在该 OS 上运行多个应用。这一类型的系统需要使用虚拟机监控程序来访问主机的硬件资源。

为什么要使用虚拟机?

VM 具有的优势:

  • 可移植性:VM 可以轻松地从一台服务器移动到另一台服务器,甚至从内部部署硬件移动到云环境中。
  • 占用空间更小:由于 VM 能够更高效地使用硬件资源,因此与在物理环境中运行相比,支持相同的工作负载所需的主机更少,从而能够节省空间、能源和成本。
  • 配置更快:需要新的实例时,可以轻松复制现有的 VM,而无需从头开始设置。
  • 安全性:VM 提供了安全的沙盒环境,因此任何影响某一特定 VM 的恶意软件或其他问题都不会波及主机系统或其他 VM。

然而,运行 VM 也有一些折衷之处。首先,IT 人员必须具备一定的专业知识,才能管理 VM 环境。此外,在同一主机系统上运行虚拟机监控程序层和多个 OS 会对性能造成一定影响。对于就性能要求较高的用户来说,VM 环境中的延迟或资源可用性问题可能会令他们在选择 VM 时犹豫不决。

虚拟桌面与虚拟机

组织主要通过两种方式使用虚拟化技术。公司可能会在其网络中组合使用这两种选择,具体视需求而定。

第一种选择是虚拟桌面。此技术创建了一个虚拟工作站,可在中央网络上的所有虚拟桌面上提供标准的共享体验。用户可以轻松地通过互联网远程访问虚拟桌面,并获得始终如一的使用体验,不受访问设备的影响。桌面界面有限,因此用户只能访问特定的应用。这些工作站不使用 CPU、内存或存储等虚拟硬件资源,而且在用户退出登录时便进入非活动状态。

另外一种选择是虚拟机,此技术提供了一种可定制的虚拟 PC 体验,可为用户提供特定的硬件资源。与虚拟桌面相比,虚拟机可以运行的应用会更多。VM 独立于网络上的所有其他 VM,即使在用户退出后,它们仍继续存在于系统中。它们提供的体验基本上与台式电脑相同,但无需硬件维护。

虚拟机的用途

软件、OS 和应用测试:毫无疑问,软件开发商需要在不同的环境中测试其应用,但他们并不是唯一需要这样做的公司。任何要部署关键更新的组织可能都需要在 VM 实例上进行相关测试,以便在整个组织范围内部署更新之前发现潜在的不兼容情况。在 VM 上执行此类测试比在几个单独的物理机上进行测试更为简单,也更具成本效益。

运行旧版软件:公司可能具有定制或专门的应用,无法在现代 OS 中运行,但企业仍然需要使用。需要运行这些应用的用户可以在 VM 的旧版 OS 上运行它们。

运行为不同 OS 设计的软件:某些应用只适用于特定的平台。此外,由于一些特殊需求,某些用户可能会使用与组织中其他用户不同的硬件,但同时仍需访问公司标准应用。此时,可使用 VM 来运行为不同 OS 设计(而非主机原生)的软件。

运行 SaaS 应用:软件即服务 (SaaS) 是指通过云技术向用户提供软件。SaaS 用户需要订阅应用并通过互联网进行访问,而不是一次性购买并在计算机上进行安装。云环境的 VM 通常用于 SaaS 应用的计算以及向用户提供这些应用。

数据存储和备份:基于云的 VM 服务在存储文件方面广受认可,因为数据可通过互联网随时随地访问。此外,云虚拟机通常能够实现更高的冗余、需要更少的维护,并且比内部部署服务器更容易扩展。

托管服务:与内部部署数据中心相比,在云虚拟机上托管访问管理和电子邮件等服务通常速度更快、成本效益更高。在云虚拟机上运行这些服务还有助于减轻维护负担、减少安全问题,因为这些都由云供应商来处理。

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