什么是虚拟机？

虚拟机使用虚拟化技术在物理机器上创建虚拟硬件，即计算机的虚拟版本。运行虚拟机的物理机器称为主机，在主机上运行的虚拟机称为客机。

每个客机虚拟机都在主机上的隔离分区上运行，与其他客机完全隔离。您可以在单个宿主机（通常是服务器）上托管多个虚拟机，并在称为 Hypervisor 的软件层上运行。

Hypervisor 将宿主机的物理资源（如 CPU、GPU、TPU、内存、存储或网络）抽象化为资源池，并按需进行预配与动态分配，旨在提供更高灵活性的同时，提升整体资源利用率。

• 类型 1：裸金属 Hypervisor：此类 Hypervisor 直接在主机的物理硬件上运行。凭借卓越的性能与效率，此类 Hypervisor 广泛应用于企业级数据中心。例如，Google Cloud 采用基于 KVM 的 Hypervisor 作为核心引擎，为 Compute Engine 虚拟机提供强力支撑。
• 类型 2：托管式 Hypervisor：此类 Hypervisor 以应用形式运行在现有操作系统之上，更适用于桌面环境。此类 Hypervisor 主要应用于开发与测试场景。

虽然虚拟机与容器均用于实现应用隔离，但其底层实现机制存在本质区别。虚拟机可对包括操作系统在内的整个物理硬件堆栈进行虚拟化。这赋予了每个虚拟机独立完备的隔离环境，但也意味着其镜像体积通常较大，且资源开销更高。

相比之下，容器更显轻量，因为其仅针对操作系统层进行虚拟化。容器无需为每个应用捆绑完整的操作系统，而是通过共享主机的操作系统内核来运行。这有助于容器在保持隔离性的同时，以更低的资源消耗实现更快速的启动。这一优势使容器成为现代应用开发的理想架构选择。鉴于过去十年间的大量应用均针对容器构建，包括电子商务、后台办公及 AI 在内的诸多工作负载已实现“容器原生化”。

然而，在运行虚拟机时，仍需考虑以下关键因素。虚拟机的最大潜在挑战之一是，如果宿主机不够可靠，运行多个操作系统和 Hypervisor 层可能会导致性能下降。此外，虚拟硬件的效能表现可能在某些场景下不及物理机的硬件。最后，大多数云服务提供商提供的虚拟机 CPU 和内存配置往往是固定的，这可能导致资源利用率欠佳。

然而，通过选择合适的云服务商提供的虚拟机，可以在很大程度上缓解或解决这些疑虑。相较于传统虚拟机，云虚拟机展现出显著优势，其能够协助组织获取整个数据中心级别的算力支持，而非受限于单台物理机器。此外，Google Compute Engine 还提供自定义机器类型，赋予您更灵活的规格选择权。借助自定义配置，您可以针对特定工作负载精准调整 CPU 与内存比例，无需再受限于可能存在冗余容量的预定义机器类型，从而实现“按实际使用资源付费”的成本优化。这一精准策略不仅能最大限度地减少资源浪费，还能显著降低云端成本，对于从本地或其他云服务提供商迁移至 Google Cloud 的场景尤为适用。Compute Engine 还提供针对特定需求优化的虚拟机类型，旨在赋能企业级工作负载、高内存配置，以及机器学习或高性能计算等高要求业务场景。

Google Cloud 还提供安全强化型虚拟机，旨在增强虚拟机实例的安全性并协助验证其完整性。Google Cloud 安全强化型虚拟机利用先进的平台安全功能和控制措施，保护企业工作负载免受远程攻击、权限提升和恶意内部人员等威胁的侵扰。