虚拟机

虚拟机（Virtual Machine, VM）是一种通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。它能够在实体计算机中完成的工作，在虚拟机中都能够实现。每个虚拟机都有独立的 CMOS，可以安装和使用操作系统和应用程序。

• 硬件实体：物理机具有实体的硬件系统，包括处理器、内存、硬盘、网络接口等组件，这些组件直接安装在计算机的机箱中。而虚拟机是通过软件模拟出具有完整硬件系统功能的计算机系统，没有实体的硬件。
• 资源利用：虚拟化技术可以在单个物理服务器上运行多个独立的虚拟操作系统，从而提高资源利用率。相比之下，物理服务器受到硬件配置的限制，资源调配较为固定。
• 弹性与可扩展性：虚拟服务器可以根据需求轻松调整 CPU 等资源，提供了较高的灵活性和可扩展性。而物理服务器的调整相对受限。
• 隔离性：虚拟机提供了较强的隔离性，每个虚拟机都是独立的环境，互不影响。而物理机的隔离性相对较弱，但在某些安全方面可能更为可靠。
• 维护与管理：虚拟机比物理服务器更容易维护。如果服务器发生故障，恢复到原始状态可能需要较长时间，而且构建和维护物理服务器环境可能非常昂贵。
• 成本效益：虚拟化可以将多台虚拟机实例在一个物理服务器上运行，提高硬件资源利用率，从而帮助用户大幅提高成本效益。
• 应用场景：物理机适用于需要较高性能和安全性的应用场景，如数据库服务器、高性能计算等。而虚拟机适用于需要灵活部署和资源共享的应用场景。

虚拟机管理程序 (Hypervisor) 是虚拟机运行的核心组件，它负责在物理硬件上创建和管理虚拟机。虚拟机管理程序有两种主要类型：

虚拟机在以下场景中非常有用：

创建虚拟机需要为其分配一定数量的 CPU 核心、内存、硬盘空间以及网络接口。这些资源由宿主机提供，并且可以根据需要进行调整。虚拟机的网络配置可以通过虚拟化平台提供的虚拟交换机和网络适配器进行设置，可以分配 IP 地址、子网掩码、网关等网络参数。

虚拟机的生命周期包括创建、配置、运行、维护和删除。管理工具可以帮助自动化这些过程，如 VMware vCenter、Microsoft Hyper-V Manager、SmartX CloudTower，可以管理多个虚拟机，包括监控、配置和维护。

• 迁移：虚拟机可以通过虚拟化管理软件进行迁移，这个过程称为虚拟机迁移。这通常用于负载均衡、维护或灾难恢复。
• 升级更新：虚拟机的升级或更新可以通过更新操作系统和安装补丁来实现，类似于物理机。
• 监控与性能调优：可以使用监控工具来跟踪虚拟机的性能，如 CPU 和内存使用率，并根据需要进行调优。
• 动态资源调整：许多虚拟化平台允许动态调整虚拟机的资源，如 CPU 和内存分配，以适应工作负载的变化。

虚拟机可以通过创建快照来进行即时备份，或者通过复制虚拟硬盘文件来进行全量或增量备份。恢复时，可以利用这些备份文件来恢复到之前的状态。

虚拟机的安全性依赖于虚拟化平台的安全措施，包括虚拟机隔离、数据加密、安全补丁管理等。

虚拟机可以通过虚拟机的复制、快照和迁移功能实现高可用性和灾难恢复。此外，还可以通过集群技术和故障转移机制来提高可用性。