虚拟机技术

周之 魔之左手 《电脑爱好者》2017年第19期 2018-04-02 10:12专题 标签:虚拟机

在计算机性能早已过剩的今天,虚拟机已不再如当初那般高高在上,而可以成为家用或办公优化机能的工具。例如在运行Adobe公司的软件时经常会因为快捷热键互相冲突从而造成按键失灵的情况,如果将性能占用比较小的程序放在虚拟机中去运行就可以很好的解决这一点。一些老游戏因为设计原因分辨率比较低且无法窗口化运行,使用现在的显示器全屏运行又十分影响观感,如果将这些老游戏放入虚拟机中运行,即可轻松解决无法窗口化的难题。

虚拟机存储数据的文件可以直接放入U盘进行拷贝,通过DiskGenius专业版等软件甚至可以进行读取编辑。某种程度上为我们的系统带来了可移动性,无论是否携带主机,只要在机能足够的电脑上安装相应的虚拟机即可使系统近乎完美迁移,避免换机带来的各种联结断裂问题。

操作系统无法分辨虚拟机与物理主机之间的差异,应用程序和网络中的其他计算机也无法分辨。即使是虚拟机本身也认为自己是一台“真正的”计算机。不过,虚拟机完全由虚拟机软件组成,不含任何硬件组件,因此它具备物理硬件所没有的很多独特优势。

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● 兼容性

虚拟机承载着自身的客户操作系统和应用程序,并具有物理计算机上的所有组件(主板、显卡、网卡等)。虚拟机与所有标准的X86操作系统、应用程序和设备驱动程序完全兼容,完全可以使用虚拟机来运行X86物理计算机上运行的所有相同软件。同时,为了避免软件老旧引起的不兼容情况,可以选择适合软件版本的操作系统进行虚拟。

● 隔离

多个虚拟机可以共享一台计算机的机能,彼此之间隔离,例如在一台物理服务器上有四个虚拟机,那么其中任何一个或多个虚拟机崩溃都不会影响其他虚拟机的状态,虽然虚拟机软件的崩溃会同时影响四个虚拟机的状态,但因为软件并不进行运算,一般不会有这种情况发生。使用虚拟机环境模拟沙盒可以在一定程度上避免病毒对主机的侵袭,只有在极少数情况下,才会出现病毒从虚拟机逃逸从而感染主机的情况

● 封装

虚拟机实质上是一个软件容器,它将一整套虚拟硬件资源与操作系统及其所有应用程序捆绑或者说是“封装”在一个虚拟机软件包内。封装使虚拟机具备超乎寻常的可移动性并且易于管理。我们可以将虚拟机从一个位置移动和复制到另一位置,并且马上调取运行,就像移动和复制任何其他软件文件一样;虚拟机也可以保存在任何标准的数据存储介质上,从袖珍型的USB闪存盘到企业存储区域网络(SAN),皆可用于保存。

● 独立于硬件

虚拟机完全独立于其底层物理硬件,用户可以为虚拟机配置与底层硬件上存在的物理组件完全不同的虚拟硬件组件。同一物理服务器上的各个虚拟机甚至可以运行不同类型的操作系统如Windows、Linux等。目前流行的虚拟机软件有VMware Workstation、Virtual Box和Virtual PC,它们都能在Windows系统上虚拟出多个计算机。

● VMware Workstation

VMware Workstation(中文名“威睿工作站”)是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件,可在操作系统窗口中加载虚拟机,运行自己的操作系统和应用程序。用户可以在运行于桌面上的多台虚拟机之间切换,也可以通过网络共享虚拟机,挂起、恢复虚拟机,或者退出虚拟机等操作都不会影响主机的其他操作和其他正在运行的应用程序。

VMware Workstation安装在主机操作系统中,可以当作一个普通的应用程序使用。它会将虚拟计算资源如CPU、内存、存储以及接口,映射到主机的物理资源上,创建完整的虚拟机封装。由于主机操作系统将VMware Workstation视作一个应用,因此修改虚拟机内部的软硬件资源时都不需要修改计算机的配置或者重启系统。VMware Workstation可以在虚拟机和主机操作系统间无缝切换使用。

最新的VMware Workstation 12 Pro允许用户以服务器模式运行,能够为虚拟机提供多达16颗虚拟CPU、8TB硬盘空间、64GB内存以及2GB显存。在配置当中,可以使用虚拟网络编辑器创建复杂的虚拟网络,管理员还可以限制虚拟机的带宽,确保每台虚拟机都拥有最大可用带宽。

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● VirtualBox

VirtualBox 是一款开源虚拟机软件。VirtualBox最初是德国Innotek公司开发,由Sun Microsystems公司出品的软件,在Sun被甲骨文公司(Oracle)收购后正式更名成Oracle VM VirtualBox,进行持续开发,成为甲骨文公司xVM虚拟化平台技术的一部分。

VirtualBox号称是最强的免费虚拟机软件,它不仅具有丰富的特色,而且性能也很优异。它简单易用,可虚拟Windows(从Windows 3.1到Windows10、Windows Server 2012,所有的Windows系统都支持)、Mac OS X、Linux、OpenBSD、Solaris、IBM OS2甚至Android等操作系统。与VMware及Virtual PC比较,VirtualBox最早支持了远端桌面协定(RDP)、iSCSI及USB等技术(有些需要安装Pack)。

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● Hyper-V

在Windows系统中其实就自带虚拟机,Windows Server2008 R2及以上服务器操作系统或Windows7专业/旗舰版操作系统中其实就自带一个虚拟软件——Hyper-V。它采用微内核的架构,兼顾了安全性和性能要求。

Hyper-V可以很好地支持Linux,我们可以安装支持Xen的Linux内核,这样Linux就可以知道自己运行在 Hyper-V之上,还可以安装专门为Linux设计的Integrated Components,里面包含磁盘和网络适配器的VMbus驱动,这样Linux虚机也能获得高性能。

Hyper-V可以采用半虚拟化(Para-virtualization)和全虚拟化(Full-virtualization)两种模拟方式创建虚拟机。半虚拟化方式要求虚拟机与物理主机的操作系统(通常是Windows)相同,以使虚拟机达到高的性能;全虚拟化方式要求CPU支持全虚拟化功能(如Inter-VT或AMD-V),以便能够创建使用不同的操作系统(如Linux和Mac OS)的虚拟机。

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