什麼是虛擬機器?

簡單來說,虛擬機器就是實體電腦的數位化版本。虛擬機器可以執行程式和作業系統、儲存資料、連線至網路,以及其他運算功能。然而,VM 完全使用虛擬資源,而非實體元件。

有了 VM,企業就能在主機硬體上建立隔離環境,而這類環境的運作模式與個別機器類似。如果想瞭解虛擬機器,最簡單的方式就是將其視為另一部電腦上的虛擬電腦。差別在於,VM 是由軟體定義,而不是實體電腦,例如伺服器、筆記型電腦或智慧型手機。

現今,大多數實用技術 (例如雲端運算人工智慧) 都以虛擬機器的概念為基礎,讓作業系統和軟體與實體機器區隔開來。舉例來說,雲端運算中的 VM 用於將雲端服務供應商伺服器的資源虛擬化,實現讓客戶能夠共用資源的多租戶雲端架構。

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虛擬機器的定義

VM 是實體電腦的虛擬化環境,可以執行幾乎所有相同的功能,包括應用程式和作業系統。

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虛擬機器的運作方式為何?

虛擬機器會利用虛擬化技術建立虛擬硬體,或是可在實體電腦上操作的電腦虛擬版本。執行 VM 的實體機器稱為「主機」,在主機上執行的 VM 稱為「訪客」

每個訪客 VM 都會在主機的獨立分區上執行,與其他訪客完全分隔。您可以在單一主體機器 (通常是伺服器) 上託管多個 VM,並在軟體層 (稱為「管理程序」) 上執行。

管理程序會將主體機器的實體資源 (例如運算、記憶體或儲存空間) 抽象化為集區,再視需求佈建及動態分配給訪客 VM,提升彈性和整體效率。

虛擬機器類型

虛擬機器通常分成兩種類型:程序 VM 和系統 VM。

  • 程序 VM:程序 VM 又稱為應用程式虛擬機器或代管執行階段環境 (MRE)),這類 VM 會在應用程式或單一程序執行時建立 OS 虛擬環境,並在您結束執行時刪除。程序 VM 能讓您建立獨立的平台環境,應用程式或程序可以在任何平台上以相同方式執行。
  • 系統 VM:系統 VM (有時稱為硬體虛擬機器) 會模擬完整的作業系統,讓多個 OS 環境在同一部機器上執行。一般而言,只要提到「虛擬機器」,大家就會想到這種 VM 類型。系統 VM 可以執行自己的 OS 和應用程式,管理程序則會監控並將實體主體機器的資源分配給不同的系統 VM。

最近,您可能聽過有人討論雲端環境或雲端 VM 中的虛擬機器。Cloud 虛擬機器就是在雲端環境中虛擬伺服器上執行的虛擬機器。許多雲端服務供應商都能讓您在自己的基礎架構上建立及執行雲端虛擬機器,除了使用主體機器之外,還能利用記憶體和網路儲存空間等其他軟體定義服務。

請觀看下方的 VM 端對端影片,進一步瞭解虛擬機器的雲端運算功能,以及貴公司該如何運用雲端 VM。

虛擬機器的優勢

虛擬機器具備許多優勢,選用雲端 VM 更能為您帶來以下好處:

擴充性

雲端式 VM 可讓您輕鬆調度應用程式資源,提升可用性和效能。您可以根據需求提高容量,無需購買實體伺服器。

可攜性

虛擬機器是單一軟體套件,內含硬體資源、作業系統和所有應用程式。您可以輕鬆將 VM 移至另一部伺服器,也可以從地端部署硬體移至雲端環境。

足跡和成本減少

VM 可讓您透過單一機器執行多個虛擬環境,降低實體基礎架構足跡、電費、以及維護和管理的成本。

佈建速度更快

您可以輕鬆複製 VM,讓企業快速啟動相同的全新環境,不必從頭開始設定。

可靠性

虛擬機器及其元件會以虛擬方式獨立存在,與其他訪客 VM 區隔開來。VM 當機時,其他訪客 VM 仍會繼續運作,不會影響實體主體機器。

更佳的安全性

虛擬機器可讓您執行多個作業系統,不會影響主機作業系統。VM 可讓您建立安全的虛擬環境,用來測試應用程式,甚至研究安全漏洞,都不會對主體機器造成高風險。

虛擬機器的潛在挑戰

不過,執行 VM 時需要考量一些事項。虛擬機器最大的潛在挑戰之一,就是主體機器不夠強大時,可能會影響多個作業系統和管理程序層的執行效能。此外,虛擬硬體的效率可能比不上實體機器的實體硬體。

選擇使用雲端服務供應商提供的 VM 通常就能解決這些問題。與傳統 VM 相比,Cloud VM 具備許多優勢,讓機構可以存取整個資料中心中所有電腦的運算能力,而非單一電腦的運算能力。

例如,Google Cloud 虛擬機器的大小可擴充,納入更高的 CPU 和記憶體容量。同時最佳化機器類型可滿足特定客戶需求,例如必須處理會耗用大量運算資源的工作負載、需要大量記憶體容量,或是需要使用機器學習高效能運算的工作負載。

Google Cloud 甚至提供受防護的虛擬機器,讓 VM 執行個體擁有更高的安全性和可驗證的完整性。Google Cloud 受防護的虛擬機器採用先進的平台安全性功能和控管機制,可保護企業工作負載不受遠端攻擊、提權和惡意內部攻擊等各種威脅。

虛擬機器的使用方式

VM 是虛擬化運算資源的基本構成要素,在雲端或地端部署環境建立任何應用程式、工具或環境時,VM 也是這整個程序中的主角。

以下列舉幾個企業使用虛擬機器的常見方式:

  • 整合伺服器:多部實體機器可重新設定為 VM,並在主機上與其他 VM 一併執行,減少資源散亂的情況。
  • 建立開發和測試環境:VM 可做為測試和開發作業專用的獨立環境,在此環境中一樣有完整的功能可以使用,但不會對周圍的基礎架構造成影響。
  • 支援開發運作:VM 可輕鬆關閉或開啟、遷移及調整,提供最大的開發彈性。
  • 可遷移工作負載:VM 的靈活彈性和可攜性是協助您加速完成遷移計畫的重要關鍵。
  • 改善災難復原程序和業務持續性:使用 VM 在雲端環境中複製系統,除了能多添一層安全保障,也能讓您更加安心有把握。此外,雲端環境也可以持續更新。
  • 建立混合式環境:VM 可做為建立雲端環境的基礎,並搭配地端部署環境,讓您享有充分的靈活彈性,不需要捨棄舊版系統。

如何開始使用 VM

Compute Engine 是可靈活運用的 Google Cloud 虛擬機器方案,可在 Google 基礎架構上以預先定義或自訂的大小建立和執行虛擬機器。Compute Engine 提供一切所需工具,協助您加快數位轉型的腳步,並將現有的應用程式遷移至雲端。

有了 Compute Engine,您不必重編應用程式、修改映像檔或變更管理程序,就能驗證、執行及遷移系統。

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