编辑“︁虚拟机”︁

= 虚拟机 =

'''虚拟机'''（Virtual Machine，简称VM）是一种通过软件模拟完整计算机系统的技术，它能够在物理计算机上创建并运行多个隔离的虚拟计算环境。每个虚拟机都拥有自己的虚拟硬件资源（如CPU、内存、存储等），并能运行独立的操作系统和应用程序。

== 概述 ==
虚拟机技术通过[[虚拟化]]层（称为[[虚拟机监视器]]或Hypervisor）将物理硬件资源抽象化，允许多个虚拟机共享同一台物理机的资源。与[[容器]]技术相比，虚拟机提供了更完整的隔离性，因为每个虚拟机都运行着完整的操作系统。

虚拟机的主要特点包括：
* '''隔离性''' - 各虚拟机之间相互隔离，一个虚拟机的故障不会影响其他虚拟机
* '''兼容性''' - 可以运行不同架构的操作系统
* '''资源分配''' - 能够灵活分配CPU、内存等硬件资源
* '''快照功能''' - 可以保存虚拟机的完整状态便于恢复

== 类型 ==
=== 系统虚拟机 ===
系统虚拟机提供完整的系统平台，能够运行完整的操作系统。常见的系统虚拟机包括：
* [[VMware]] Workstation
* [[VirtualBox]]
* [[Hyper-V]]
* [[KVM]]

=== 进程虚拟机 ===
进程虚拟机设计为运行单个程序或进程，例如：
* [[Java虚拟机]]（JVM）
* [[.NET]] CLR

== 架构 ==
虚拟机的典型架构包含以下组件：
<mermaid>
graph TD
    A[物理硬件] --> B[Hypervisor]
    B --> C[虚拟机1]
    B --> D[虚拟机2]
    C --> E[客户操作系统]
    D --> F[客户操作系统]
    E --> G[应用程序]
    F --> H[应用程序]
</mermaid>

== 创建虚拟机示例 ==
以下是在[[VirtualBox]]中创建虚拟机的命令行示例：

<syntaxhighlight lang="bash">
# 创建一个名为"UbuntuVM"的新虚拟机
VBoxManage createvm --name "UbuntuVM" --register

# 设置内存大小为2048MB
VBoxManage modifyvm "UbuntuVM" --memory 2048

# 创建虚拟硬盘
VBoxManage createhd --filename "UbuntuVM.vdi" --size 20000

# 添加存储控制器
VBoxManage storagectl "UbuntuVM" --name "SATA Controller" --add sata

# 附加虚拟硬盘
VBoxManage storageattach "UbuntuVM" --storagectl "SATA Controller" --port 0 --device 0 --type hdd --medium "UbuntuVM.vdi"
</syntaxhighlight>

== 与容器的比较 ==
{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! 虚拟机 !! [[Docker|容器]]
|-
| 隔离级别 || 操作系统级 || 进程级
|-
| 启动时间 || 较慢（分钟级） || 快速（秒级）
|-
| 资源占用 || 较高 || 较低
|-
| 系统要求 || 需要Hypervisor || 需要容器运行时
|-
| 可移植性 || 中等 || 高
|}

== 应用场景 ==
虚拟机技术广泛应用于以下领域：
* '''软件开发与测试''' - 在不同的操作系统环境中测试应用程序
* '''服务器整合''' - 在一台物理服务器上运行多个虚拟服务器
* '''云计算''' - 提供基础设施即服务（[[IaaS]]）
* '''遗留系统支持''' - 在新硬件上运行旧操作系统
* '''安全研究''' - 在隔离环境中分析恶意软件

== 性能考虑 ==
虚拟机的性能受多种因素影响，包括：
* Hypervisor类型（Type 1或Type 2）
* 虚拟化扩展支持（如Intel VT-x或AMD-V）
* 内存分配策略
* I/O虚拟化方式

数学上，虚拟机的性能开销可以表示为：
<math>
P_{vm} = P_{native} \times (1 - \alpha)
</math>
其中<math>\alpha</math>代表虚拟化开销因子。

== 参见 ==
* [[容器技术]]
* [[云计算]]
* [[虚拟化]]
* [[Docker]]
* [[Kubernetes]]

[[Category:虚拟化技术]]
[[Category:计算机系统]]
[[Category:云计算]]