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区分虚拟机和物理机
机基于软件模拟，运行于物理机上；
当今的计算机技术领域，虚拟机和物理机是两个重要的概念，它们在多个方面存在着显著的区别,以下将从多个维度对虚拟机和物理机进行详细的区分阐述。
定义与概念
- 物理机：
物理机是指具有实体硬件设备的计算机，它由各种实实在在的硬件组件构成，如中央处理器（CPU）、内存、硬盘、主板、显卡等，这些硬件相互协作，直接运行操作系统和各类应用程序，为用户提供计算服务，我们日常使用的台式电脑、笔记本电脑等都是典型的物理机。
- 虚拟机：
虚拟机则是通过软件模拟出来的具有完整硬件系统功能的计算机系统，它在物理机的基础上，利用虚拟化技术创建出多个相对独立的虚拟环境，每个虚拟机都像是一个独立的计算机，可以安装和运行自己的操作系统及应用程序，虚拟机依赖于物理机的硬件资源来运行,本质上是对物理机资源的共享和灵活分配。
硬件组成
| 对比项目 | 物理机 | 虚拟机 |
|---|---|---|
| 实体性 | 具有实际的硬件设备，如主机、显示器、键盘、鼠标等，可触摸且实实在在存在。 | 无实体硬件，仅是通过软件模拟出的虚拟硬件环境，依托于物理机存在。 |
| 硬件升级 | 需要购买新的硬件设备，如更换更高性能的CPU、增加内存容量、更换硬盘等，受硬件兼容性限制较大，且成本相对较高。 | 主要通过软件层面的调整来优化资源配置，比如增加虚拟机分配的内存、CPU核心数等，相对灵活且成本较低（只需有足够资源的物理机支持）。 |
| 硬件故障影响 | 一旦某个硬件部件出现故障，如硬盘损坏、CPU故障等，整个计算机系统可能无法正常运行，需要维修或更换相应硬件才能恢复使用。 | 若虚拟机对应的虚拟硬件出现“故障”（通常是软件层面的问题），一般不会影响物理机及其他虚拟机的正常运行，可通过重新配置或修复虚拟机软件来解决。 |
操作系统
- 物理机：
物理机通常直接安装操作系统，如Windows、Linux、Mac OS等，操作系统直接与硬件进行交互，驱动硬件设备正常工作，用户在操作系统上安装和运行各种应用软件，在一台安装了Windows 10的物理机上，可以直接运行诸如Microsoft Office、Adobe Photoshop等软件。
- 虚拟机：
虚拟机需要在物理机已安装的操作系统（称为宿主机操作系统）基础上，通过虚拟化软件再安装Guest操作系统，Guest操作系统将自己的指令通过虚拟化层翻译成宿主机操作系统能识别的指令，再由宿主机操作系统调度物理机硬件资源来执行，在一台安装了Linux作为宿主机操作系统的物理机上，可以创建多个分别安装Windows、Ubuntu等不同Guest操作系统的虚拟机，这些虚拟机之间相互隔离,如同一个个独立的计算机环境。
性能表现
| 对比项目 | 物理机 | 虚拟机 |
|---|---|---|
| 资源独占性 | 拥有全部的硬件资源供自身操作系统和应用程序使用，不存在资源争抢情况（除非多任务运行时内部资源分配不合理），性能发挥相对稳定，尤其在处理对硬件要求极高的任务时，如大型3D游戏、专业图形渲染等，能充分利用硬件的高性能特性。 | 多个虚拟机共享物理机的硬件资源，当多个虚拟机同时运行时，会出现资源争抢现象，比如CPU、内存等资源被各个虚拟机按需分配，可能导致单个虚拟机在某些时刻性能下降，特别是在运行资源密集型任务时，性能可能不如物理机流畅。 |
| 性能损耗 | 正常情况下，操作系统直接与硬件交互，性能损耗较小，主要取决于硬件本身的性能和驱动程序的效率等。 | 由于存在虚拟化层的翻译和调度工作，会有一定的性能损耗，通常在10% 30%左右（具体视虚拟化软件和运行的任务而定），不过对于一般的办公、浏览网页等常规应用，这种损耗可能不太明显。 |
应用场景
- 物理机：
- 适用于对性能要求极高、需要直接操控硬件的场景，如专业的图形设计工作站、高性能计算集群节点、工业控制计算机等，这些场景下，需要充分发挥硬件的最大性能，确保系统的稳定性和实时性,物理机的实体硬件特性能够满足此类需求。
- 也常用于个人日常办公、娱乐等对独立性和稳定性要求较高的环境，比如家庭使用的台式电脑，用户希望有一个专属的、不受其他因素影响的计算机环境来处理个人事务、玩游戏等。
- 虚拟机：
- 在服务器虚拟化领域应用广泛，企业可以通过在一台高性能物理服务器上创建多个虚拟机，实现资源的高效利用，降低成本，互联网公司可以利用虚拟机搭建大规模的web应用服务器集群，根据流量动态调整虚拟机数量和资源配置,灵活应对业务变化。
- 适合软件测试、开发环境搭建等场景，开发人员可以在虚拟机中模拟不同的操作系统和软件环境，方便进行跨平台测试和开发,而不会影响到宿主机系统的稳定性和原有环境。
- 还可用于老旧系统的迁移和兼容，将一些已经不再主流但仍需运行的操作系统和应用放在虚拟机中,延续其使用寿命。
管理与维护
- 物理机：
- 管理和维护相对复杂，涉及到硬件设备的安装、调试、驱动程序的更新等实际操作，当更换电脑的显卡时，需要正确安装显卡的驱动程序，以确保显卡能正常工作；定期要对硬件进行清洁、检查散热情况等,以保证物理机的稳定性和性能。
- 系统更新时，有时可能会因为硬件兼容性问题导致更新失败，需要谨慎操作,甚至可能需要恢复到之前的系统版本。
- 虚拟机：
- 管理较为灵活方便，通过虚拟化软件提供的管理工具，可以方便地创建、删除、克隆虚拟机，还能轻松实现虚拟机的快照功能，便于在出现问题时快速恢复到之前的某个状态，在进行重要的系统更新或软件安装前，可以对虚拟机拍个快照，如果更新后出现问题,直接通过快照回滚即可。
- 虚拟机的系统更新相对简单，由于其与物理机硬件有一定隔离，因硬件兼容性导致的更新问题较少,主要关注Guest操作系统自身的更新情况即可。
FAQs
问题1：虚拟机能不能完全替代物理机呢？
答：虚拟机不能完全替代物理机，虽然虚拟机在资源利用、环境搭建等方面有诸多优势，但在一些对性能要求极高、需要直接硬件交互的场景下，物理机的优势是无法替代的，例如运行大型3D游戏时，即使高端的虚拟机配置，也可能因为虚拟化层的性能损耗以及硬件无法直接高速交互等原因，无法达到物理机那种流畅的游戏体验，而且物理机的独立性和稳定性在一些关键业务场景中更为可靠，所以两者是互补的关系,根据不同的需求来合理选择使用。
问题2：如何在一台物理机上创建多个虚拟机呢？
答：首先需要选择合适的虚拟化软件，常见的有VMware Workstation、Oracle VM VirtualBox等，以VMware Workstation为例，先在物理机上安装好该软件，然后启动软件，在软件界面中可以通过向导来创建新的虚拟机，在创建过程中，需要指定虚拟机的名称、存储位置，选择要安装的Guest操作系统类型（如Windows、Linux等），并设置虚拟机的硬件配置参数，如分配的内存大小、CPU核心数、硬盘容量等，设置好这些后,就可以按照提示安装Guest操作系统到虚拟机中了，
