虚拟机：它是什么以及为什么重要？

理解数字基础设施

虚拟机(或VM)的概念在我们的生活中比我们想象的要普遍得多。无论是使用云应用、与区块链网络中的智能合约互动，还是简单地在计算机上运行不同的操作系统，虚拟机都在幕后默默地运作，使这种技术灵活性成为可能。

定义：什么是虚拟机？

把虚拟机视为一个计算机内部的计算机。它是一个隔离的环境，功能如同一个真实的设备，但完全是虚拟的。您可以安装完整的操作系统，管理文件，运行程序和访问互联网——这一切都发生在软件层中，无需额外的硬件。

计算机主机(被称为host)，分享其物理资源——处理器、内存和存储空间——以支持这些虚拟机的同时运行。这种智能资源分配允许复杂的多任务处理而不浪费。

引擎背后：它是如何工作的？

一个专门的软件称为超管器，它协调所有这些操作。主要有两类：

类型1虚拟机监控器 (裸机): 直接安装在硬件上，典型于数据中心和云平台。提供优化的性能和更高的效率。

类型2虚拟机监控器 (托管): 作为常规应用程序在已安装的操作系统上运行。适合开发和探索性测试。

两个都分散了计算能力，使多个虚拟机器能够独立且同时地运行。

在个人计算机上的实际应用

测试不同操作系统

想在 MacBook 上体验 Windows 而不进行永久安装吗？虚拟机可以解决这个问题，为探索创建一个受保护的沙箱。

安全风险防护

可疑文件或未知软件可以在虚拟机内运行，而不影响主系统。被限制的恶意软件无法迁移到主机。

兼容旧版软件

在虚拟化环境中，专门重现特定配置的旧程序可以为Windows XP或其他过时系统开发的程序带来新生。

多平台开发

程序员在各种操作系统中验证代码，并分析在不同环境中的行为——这一切都无需拥有多个物理设备。

云基础设施

像AWS、Azure和Google Cloud这样的服务提供按需虚拟机，位于远程数据中心，可以在几秒钟内托管网站、应用程序或数据库。

区块链技术中的虚拟机

传统虚拟机作为隔离环境运行，而区块链网络中的虚拟机则作为交易处理器和智能合约运行。

一个以太坊虚拟机 (移动平均线)

EVM使程序员能够使用Solidity、Vyper和Yul等语言编写智能合约，并将其部署在以太坊及兼容网络上。它确保网络中的所有节点在处理和验证合约时遵循相同的规则。

区块链虚拟机的多样性

每个区块链网络根据设计目标实施自己的解决方案。NEAR 和 Cosmos 使用基于 WebAssembly 的机器 (WASM)，允许多种语言的合约。Sui 实现了 MoveVM 来执行 Move 语言。Solana 使用其自定义运行时，即 Solana 虚拟机 (SVM)，优化用于以极高的并行处理交易。

专门的Layer-2虚拟机

二层解决方案，如zkEVM，操作专用虚拟机，利用零知识证明(ZKP)来验证压缩交易，同时保持与现有智能合约的兼容性。

虚拟机在行动：具体示例

在DeFi应用中： 当您在Uniswap上交换代币时，运行在EVM上的智能合约处理交易，验证余额并以原子方式更新所有权。

在NFT发行中： 虚拟机执行管理所有权的代码，在每次购买、转移或销毁非同质化代币时更新记录。

在Rollups中： 第二层解决方案中的交易通常在专门的虚拟机中处理，然后再被压缩并在主网络上结算。

限制与挑战

性能开销: 代码与硬件之间的额外层可能导致延迟或资源消耗高于原生执行。

操作复杂性： 维护虚拟机，特别是在云基础设施或区块链网络中，需要时间、专业技术和复杂工具。

兼容性限制： 针对 EVM 设计的智能合约通常需要进行大量重写才能在像 Solana 这样的不兼容区块链上运行。开发者需要花费额外的时间来支持多个环境。

最终反思

虚拟机是传统计算基础设施和区块链生态系统的基本支柱。它们促进了操作灵活性，提供了安全隔离，允许无风险测试，并使全球去中心化应用生态系统成为可能。了解虚拟机的工作原理——即使是基本层面——也能揭示我们日常使用的DeFi平台和区块链工具的隐秘复杂性。