虛擬機：它是什麼以及爲什麼重要？

理解數字基礎設施

虛擬機(或VM)的概念在我們的生活中比我們想象的要普遍得多。無論是使用雲應用、與區塊鏈網路中的智能合約互動，還是簡單地在計算機上運行不同的操作系統，虛擬機都在幕後默默地運作，使這種技術靈活性成爲可能。

定義：什麼是虛擬機？

把虛擬機視爲一個計算機內部的計算機。它是一個隔離的環境，功能如同一個真實的設備，但完全是虛擬的。您可以安裝完整的操作系統，管理文件，運行程序和訪問互聯網——這一切都發生在軟件層中，無需額外的硬件。

計算機主機(被稱爲host)，分享其物理資源——處理器、內存和存儲空間——以支持這些虛擬機的同時運行。這種智能資源分配允許復雜的多任務處理而不浪費。

引擎背後：它是如何工作的？

一個專門的軟件稱爲超管器，它協調所有這些操作。主要有兩類：

類型1虛擬機監控器 (裸機): 直接安裝在硬件上，典型於數據中心和雲平台。提供優化的性能和更高的效率。

類型2虛擬機監控器 (托管): 作爲常規應用程序在已安裝的操作系統上運行。適合開發和探索性測試。

兩個都分散了計算能力，使多個虛擬機器能夠獨立且同時地運行。

在個人計算機上的實際應用

測試不同操作系統

想在 MacBook 上體驗 Windows 而不進行永久安裝嗎？虛擬機可以解決這個問題，爲探索創建一個受保護的沙箱。

安全風險防護

可疑文件或未知軟件可以在虛擬機內運行，而不影響主系統。被限制的惡意軟件無法遷移到主機。

兼容舊版軟件

在虛擬化環境中，專門重現特定配置的舊程序可以爲Windows XP或其他過時系統開發的程序帶來新生。

多平台開發

程序員在各種操作系統中驗證代碼，並分析在不同環境中的行爲——這一切都無需擁有多個物理設備。

雲基礎設施

像AWS、Azure和Google Cloud這樣的服務提供按需虛擬機，位於遠程數據中心，可以在幾秒鍾內托管網站、應用程序或數據庫。

區塊鏈技術中的虛擬機

傳統虛擬機作爲隔離環境運行，而區塊鏈網路中的虛擬機則作爲交易處理器和智能合約運行。

一個以太坊虛擬機 (移動平均線)

EVM使程序員能夠使用Solidity、Vyper和Yul等語言編寫智能合約，並將其部署在以太坊及兼容網路上。它確保網路中的所有節點在處理和驗證合約時遵循相同的規則。

區塊鏈虛擬機的多樣性

每個區塊鏈網路根據設計目標實施自己的解決方案。NEAR 和 Cosmos 使用基於 WebAssembly 的機器 (WASM)，允許多種語言的合約。Sui 實現了 MoveVM 來執行 Move 語言。Solana 使用其自定義運行時，即 Solana 虛擬機 (SVM)，優化用於以極高的並行處理交易。

專門的Layer-2虛擬機

二層解決方案，如zkEVM，操作專用虛擬機，利用零知識證明(ZKP)來驗證壓縮交易，同時保持與現有智能合約的兼容性。

虛擬機在行動：具體示例

在DeFi應用中： 當您在Uniswap上交換代幣時，運行在EVM上的智能合約處理交易，驗證餘額並以原子方式更新所有權。

在NFT發行中： 虛擬機執行管理所有權的代碼，在每次購買、轉移或銷毀非同質化代幣時更新記錄。

在Rollups中： 第二層解決方案中的交易通常在專門的虛擬機中處理，然後再被壓縮並在主網絡上結算。

限制與挑戰

性能開銷: 代碼與硬件之間的額外層可能導致延遲或資源消耗高於原生執行。

操作復雜性： 維護虛擬機，特別是在雲基礎設施或區塊鏈網路中，需要時間、專業技術和復雜工具。

兼容性限制： 針對 EVM 設計的智能合約通常需要進行大量重寫才能在像 Solana 這樣的不兼容區塊鏈上運行。開發者需要花費額外的時間來支持多個環境。

最終反思

虛擬機是傳統計算基礎設施和區塊鏈生態系統的基本支柱。它們促進了操作靈活性，提供了安全隔離，允許無風險測試，並使全球去中心化應用生態系統成爲可能。了解虛擬機的工作原理——即使是基本層面——也能揭示我們日常使用的DeFi平台和區塊鏈工具的隱祕復雜性。