浅析虚拟机技术的特征与应用

摘 要：虚拟机是一个利用软件来模拟出完整计算机系统的工具。它具有完整的硬件系统功能，运行在一个完全隔离的环境中。虚拟机的使用范围很广，如软件调试、网络测试、病毒程序测试等，即使这些程序中带有病毒，它能做到的也只是破坏你的虚拟系统，大可不用担心它会伤害你的物理计算机。

关键词：虚拟机；VMware；虚拟机技术

中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）08-0104-02

Abstract：Virtual machine is a tool that uses software to simulate the complete computer system. It has the function of complete hardware system and runs in a completely isolated environment. Virtual machines have a wide range of applications，such as software debugging，network testing，virus program testing and so on. Even if there are viruses in these programs，it can only destroy your virtual system and dont worry about your physical computer damaging.

Keywords：virtual machine；VMware；virtual machine technology

1 什么是虚拟机

所谓虚拟机，就是通过软件形式运行的模拟计算机，它具有与物理计算机一样的硬件系统功能，可以在一个安全的隔离环境中运行操作系统和应用程序。

对于我们用户来说，我们可以分清物理计算机与虚拟计算机，而对于运行在计算机之中的操作系统来说，是不会也无从分辨物理计算机与虚拟机的区别的。对于操作系统来说，不管是物理计算机还是虚拟机，都是一样的。同样，对于运行在操作系统之上的应用软件来说，基本上没有什么区别。

所以，我们可以像使用真正的物理计算机一样使用虚拟机，在虚拟机中安装各种操作系统、各种软件，在虚拟机中做实验，以及在企业中，用虚拟机安装服务系统、服务软件，对外提供服务。

现在比较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。

2 虚拟机技术

虚拟机技术其实是一种虚拟化技术，所谓虚拟化技术就是通过软件形式来模拟计算机软硬件环境，通过共享宿主机（安装虚拟机软件的物理计算机）的部分硬件（如主板芯片、CPU、内存、硬盘存储空间、I/O等）来建立完整的运行环境。简单来说，虚拟化技术是可以将一台物理计算机虚拟化实现多个具备计算机功能的虚拟机，所分配出的多个虚拟机都完全具备完整计算机的特性；但物理计算机的整体性能也会被各个虚拟机所划分，因此分配的虚拟机越多，各个虚拟机所分配的CPU、内存、存储空间等资源就越少，对创建虚拟机的物理计算机配置要求也越来越高。

3 虚拟机的特征

使用个人虚拟机软件（如VMware的Workstation、Microsoft的Virtual PC）不需要对物理硬盘重新分区，也不影响现有硬盘上的数据，以及当前操作系统上安装的软件，在虚拟机中运行的操作系统与应用软件与主机是独立的，就相当于另外增加了一台（或多台）计算机一样。

虚拟机具备以下四个比较关键特征。

3.1 兼容性

虚拟机软件是在物理计算机上运行的应用程序，它可以模拟一个基于x86的标准PC环境，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。这个环境和真实的计算机一样，都有芯片组、CPU、内存、显卡、声卡、网卡、软驱、硬盘、光驱、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等设备，提供这个应用程序的窗口就是虚拟机的显示器。

在使用上，这台虚拟机和真正的物理主机没有太大的区别，都需要分区、格式化、安装操作系统、安装应用程序和软件，一切操作都跟一台真正的计算机一样。

3.2 隔离性

通过虚拟机软件，你可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如你可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等。对于你而言，它只是运行在你物理计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言，它就像是在真正的计算机中进行工作。因此，当你在虚拟机中进行软件评测时，可能系统一样会崩溃，但是，崩溃的只是虚拟机上的操作系统，而不是物理计算机上的操作系统，并且，使用虚拟机的Undo（复原）功能，你可以马上恢复虚拟机到安装软件之前的状态。

3.3 封装

虚拟机相当于一个软件容器，它可以将一整套虚拟硬件资源与操作系统及其所有应用程序封装打包（即转换为模板）。虚拟机模板可以在不同的物理计算机之间进行迁移和管理使用。例如，你在一台物理计算机上已经创建配置好一套虚擬机系统，你现在想在另外一台物理计算机上也创建一套一样的虚拟机系统，那么就可以把创建好的虚拟机系统封装打包拷贝到另一台物理计算机上运行使用，它们的虚拟硬件资源与操作系统及其所有应用程序都是一样的。

3.4 硬件独立性

虚拟机具有完全独立于其底层物理硬件的特性，能够设定并且随时修改虚拟机操作系统的硬件环境参数，如CPU、内存、存储空间等等，同时I/O（输入输出）端口也受到相应的保护，所有虚拟机都能共享物理计算机系统资源。

同一台物理计算机上可以配置多个不同属性的虚拟硬件组件，同一台物理计算机上可以安装不同类型的操作系统（如Windows、Linux），它们之间独立不相互影响。我们在虚拟机内的操作系统中可以独立分区，也不会对物理主机的数据造成破坏。

4 虚拟机的应用

虚拟机最初的用途比较简单，例如，在MAC平台上运行Windows软件。最初的虚拟机就是在这种情况下开发出来的，即为了解决在一个系统中运行另一个系统的问题。例如，在Windows中运行Linux、在Linux中运行Windows、在MAC系统中运行Windows与Linux操作系统，最初是为了专业用户测试、实验等需要。

随着计算机软件、硬件的飞速发展与企业应用，VM ware推出了VMware GSX Server（用于工作组企业的虚拟机软件）与VMware ESX Server（用于中大企业的虚拟机软件）。VMware GSX Server（在4.0之后改名为VMware Server）仍然需要宿主系统（Windows或Linux）的支持，而VMware ESX Server的底层采用了经过精简与优化的Red Hat Linux系统，所以不再需要宿主系统（实际上VMware ESX Server的宿主系统是Linux）。

另外，有许多我们小时候常玩的、接在电视上的游戏机，一些爱好者们自己制作了可以运行在x86计算机上的“模拟器”，并且将游戏机的ROM复制出来，在模拟器中运行，从本质上来说，这些“模拟器”也是一种虚拟机。

虚拟机的应用很多，主要有以下四个方面。

4.1 做实验、测试

IP Pro、计算机爱好者、计算机网管需要经常测试多种操作系统与应用软件，使用虚拟机可以很容易地实现多种操作系统与多种软件环境以及网络环境。程序员也可以用虚拟机测试软件。

4.2 做演示录像

如果想捕获操作系统的整个安装过程，传统的方式费时费力，并且录像的效果也不好，使用虚拟机则很容易做到。

4.3 企业服务器合并

目前VMware、Microsoft都提供了企業级的虚拟化软件，可以在一台服务器上创建多台虚拟机，每台虚拟机可以代替传统的服务器，这可以减少企业物理服务器数量，降低企业的成本（购置成本与使用成本）。

4.4 运行老的、旧的系统或程序

现在计算机发展很快，而新的计算机硬件可能不支持以前的系统。例如，现在64位的服务器已经很少安装NetWare操作系统了，而许多场合仍然在采用NetWare，这时候可以使用虚拟机；有些软件只能运行在Windows XP中，而现在的主流操作系统已经升级到Windows 7，此时可以在Windows 7中运行Windows XP的虚拟机，在虚拟机中运行以前的程序。

5 结 论

虚拟的系统和真实的系统没有什么区别，有自己的硬件，BIOS等等，你可以随便对其进行操作，包括分区、格式化，完全不需要担心会对现有的系统有任何的影响。虚拟机可以在一台机器上同时运行几个操作系统，特别适合于IT从业人员、开发人员以及软件支持人员，因为这一类的从业人员都会同时使用两个以上的操作系统以便于开发和测试的需求。

参考文献：

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[2] 沐士光，师秀凤.虚拟化技术探讨 [J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（7）：275-276.

[3] 王晓梅，马芳.计算机虚拟化技术应用分析 [J].信息与电脑（理论版），2012（5）：136-137.

作者简介：黄俊杰（1984-），男，汉族，广东徐闻人，教师，助教。研究方向：计算机应用。