虛擬機 (VM) 是一種基于軟件的計算機，存在于另一臺計算機的操作系統中，通常用于測試、備份數據或運行SaaS應用程序。要完全掌握 VM 的工作原理，首先要了解操作系統通常如何集成計算機軟件和硬件，這一點很重要。

什么是操作系統？

傳統計算機由物理硬件構建而成，包括硬盤驅動器、處理器芯片、RAM 等。為了利用這些硬件，計算機依賴于一種稱為操作系統 (OS) 的軟件。操作系統的一些常見示例是 Mac OSX、Microsoft Windows、Linux 和 Android。

操作系統以對用戶有用的方式管理計算機硬件。例如，如果用戶要訪問 Internet，則操作系統會指示網絡接口卡進行連接。如果用戶想要下載一個文件，操作系統會為該文件在硬盤驅動器上分區空間。操作系統還運行和管理其他軟件。例如，它可以運行 Web 瀏覽器，并為瀏覽器提供足夠的隨機存取存儲器 (RAM) 以使其順利運行。通常，操作系統以一對一的比例存在于物理計算機中；對于每臺機器，都有一個管理其物理資源的操作系統。

您可以在一臺計算機上安裝兩個或多個操作系統嗎？

一些用戶希望能夠在一臺計算機上同時運行多個操作系統，無論是出于測試目的還是以下部分中列出的其他原因之一。這可以通過稱為虛擬化的過程來實現。在虛擬化中，一個軟件的行為就好像它是一臺獨立的計算機。這塊軟件稱為虛擬機，也稱為“訪客”計算機。（運行 VM 的計算機稱為“主機”。）來賓擁有操作系統和自己的虛擬硬件。

“虛擬硬件”可能聽起來有點矛盾，但它的工作原理是映射到主機上的真實硬件。例如，VM 的“硬盤”實際上只是主機硬盤上的一個文件。當虛擬機想要保存一個新文件時，它實際上必須與主機操作系統通信，主機操作系統會將這個文件寫入主機硬盤。由于虛擬硬件必須執行與主機協商的這一附加步驟才能訪問硬件資源，因此虛擬機的運行速度無法與其主機計算機一樣快。

通過虛擬化，一臺計算機可以運行兩個或多個操作系統。一臺主機上可以運行的虛擬機數量僅受主機可用資源的限制。用戶可以像任何其他程序一樣在窗口中運行 VM 的操作系統，或者他們可以全屏運行它，使其看起來和感覺就像一個真正的主機操作系統。

虛擬機有什么用？

人們運行虛擬機的一些最常見的原因包括：

• 測試——通常，軟件開發人員希望能夠在不同的環境中測試他們的應用程序。他們可以使用虛擬機在一臺計算機上的各種操作系統中運行他們的應用程序。與必須在多個不同的物理機器上進行測試相比，這更簡單且更具成本效益。
• 運行為其他操作系統設計的軟件——盡管某些軟件應用程序僅適用于單個平臺，但 VM 可以運行為不同操作系統設計的軟件。例如，想要運行專為 Windows 設計的軟件的 Mac 用戶可以在其 Mac 主機上運行 Windows VM。
• 運行過時的軟件——某些較舊的軟件無法在現代操作系統中運行。想要運行這些應用程序的用戶可以在虛擬機上運行舊的操作系統。

云計算如何使用虛擬機？

一些云提供商向他們的客戶提供虛擬機。這些虛擬機通常運行在功能強大的服務器上，這些服務器可以充當多個 VM 的主機，并且可以出于各種原因使用本地托管的 VM。這些包括：

• 運行 SaaS 應用程序——軟件即服務，或簡稱 SaaS，是一種基于云的向用戶提供軟件的方法。SaaS 用戶訂閱應用程序，而不是購買一次并安裝它。這些應用程序通常通過 Internet 提供給用戶。通常，云中的虛擬機在為 SaaS 應用程序進行計算并將它們交付給用戶。如果云提供商具有地理上分布的網絡邊緣，那么應用程序將運行得離用戶更近，從而帶來更快的性能。
• 備份數據——基于云的 VM 服務在備份數據方面非常受歡迎，因為數據可以從任何地方訪問。此外，云虛擬機提供更好的冗余，需要更少的維護，并且通常比物理數據中心更好地擴展。（例如，從云虛擬機供應商處購買額外 GB 的存儲空間通常相當容易，但為額外 GB 的數據構建新的本地數據服務器要困難得多。）
• 托管服務，如電子郵件和訪問管理——在云虛擬機上托管這些服務通常更快、更具成本效益，并有助于最大限度地減少維護和卸載安全問題。