虛擬機：改變計算機基礎設施的技術

引言：爲什麼虛擬機變得不可或缺？

您是否曾想過如何在一個設備上運行不同的操作系統？或者去中心化網路如何維持數萬個節點運行相同的代碼？答案就是虛擬機(VM)——一種創建隔離計算環境的技術，與底層硬件無關。今天，從計算機測試到區塊鏈生態系統，虛擬機都是一項基礎技術。

VM到底是什麼？

虛擬機就像是一臺計算機，您可以通過幾次點擊進行設置，而無需額外的物理設備。如果您想在 MacBook 電腦上或 Linux 系統中運行 Windows，而不更改主操作系統，虛擬機可以實現這一目標。主機計算機是指創建一個隔離的環境，獨立的操作系統、文件和程序可以在其中運行，但所有這些都在您現有設備的內存中運行。

主系統在後臺處理難度，VM提供其RAM內存、CPU處理能力和存儲。這在需要只在其他系統上可用的工作軟件時尤其有用。

VM如何在內部工作：虛擬機監控程序和資源分配

所有虛擬機的魔法都發生在虛擬機監控器中——這是一種軟件，它獲取您計算機的物理資源並以一種方式分配這些資源，以便多個虛擬機可以同時使用它們。虛擬機監控器有兩種主要模型：

1型虛擬機監控器 (裸金屬) – 直接安裝在硬件上，不期望任何其他操作系統。這些虛擬機監控器是雲基礎設施和數據中心的標準，因此它們針對性能和能源效率進行了優化。

2型虛擬機 (托管) – 作爲主操作系統中的標準軟件工作。它們與開發和測試相同，使開發者和測試人員能夠輕鬆使用已知工具進行實驗。

設置虛擬機後，您可以像真正的計算機一樣使用它：安裝程序、瀏覽互聯網、編寫代碼，幾乎可以做任何事情。

實用的 VM 使用場景

操作系統測試與兼容性

VM提供了一個安全的空間來測試新的操作系統，而不會佔用計算機的任何資源。這就像一個測試實驗室，您可以在其中進行實驗而不必承擔風險。

通過隔離保證安全

如果您打開可疑文件或未知程序，並在虛擬機(VM)中運行它，您就保護了您的主系統。惡意軟件或系統故障在虛擬機內部將不會影響您的真實計算機。

過時和無法訪問的程序

某些軟件包僅在較舊的系統上運行，例如 Windows XP。虛擬機可以恢復該環境，使您能夠使用當前不再受支持的軟件。

開發者生產力：跨平台代碼

開發者可以使用虛擬機快速在多個操作系統上測試代碼。這減少了驗證新應用程序在不同系統上運行所需的時間。

雲基礎設施和規模

AWS、Azure 和 Google Cloud 是基於虛擬機構建的。啓動雲實例時，您實際上是在遠程數據中心啓動虛擬機，以便爲網站、應用程序或數據庫提供托管服務。

VM革命在區塊鏈中的低細節

雖然傳統的虛擬機是孤立的沙盒，但區塊鏈虛擬機像一個全球性的平台，在去中心化的網路中執行智能合約。EVM (以太坊虛擬機)允許開發者使用Solidity、Vyper和Yul語言編寫智能合約，然後在以太坊及其他與EVM兼容的網路中部署它們。

EVM確保每個與智能合約一起工作的網路節點遵循相同的規則。這確保了網路節點之間代碼執行和結果的一致性。

不同的區塊鏈網路使用不同的虛擬機類型，這取決於它們的設計優先級：

• NEAR和Cosmos使用基於WebAssembly (WASM)構建的虛擬機，支持多種編程語言的智能合約，因此具有靈活性。
• Sui 使用 MoveVM，使用 Move 語言編寫，以實現效率和安全性。
• Solana 使用定制的執行環境 (SVM)，優化用於並行處理和處理大量網路活動。

VM在日常DApp使用中的運行

雖然您可能沒有注意到，但每次您與去中心化應用程式互動時，VM都會在後臺運行：

• DeFi 操作 (Uniswap 和類似的): 您的代幣交換操作由在 EVM 內部運行的智能合約處理。VM 計算價格，檢查餘額並更新處理狀態。

• NFT操作：VM執行代碼，跟蹤NFT的所有權和轉移。在購買或轉移NFT時，VM會更新人類圖譜，以保持精確的所有權歷史。

• 二級解決方案 (Layer 或 zkEVM)：專門的虛擬機，如 zkEVM，在 rollup 環境中執行智能合約，使用零知識證明 (ZKP)，從而加快操作速度並減少費用。

VM限制及其實際影響

收益價格

VM在物理硬件和代碼之間添加了額外的層。這意味着與直接在物理計算機上運行的程序相比，工作量更小，消耗的計算資源更多。

運營復雜性

VM監控，特別是在雲基礎設施或區塊鏈網路中，需要大量的努力和專業工具。更新、安全攻擊和系統參數調整都需要時間和知識。

兼容性限制

智能合約在一個虛擬機環境中編寫，通常不能直接在另一個環境中運行。以以太坊爲例，所編寫的代碼需要在Solana上進行重寫。這意味着在多平台部署中需要額外的開發工作和時間投資。

結論

虛擬機是一項基礎技術，它在傳統計算機世界和區塊鏈基礎設施中創造了機會。虛擬機使得多個操作系統和程序可以在同一設備上運行，安全地測試未知軟件，並運行舊的、無法訪問的代碼。

在區塊鏈的世界裏，虛擬機是賦予智能合約生命並使去中心化應用安全且一致地運行的大腦。即使您不是技術專家，理解虛擬機的工作原理也將爲您提供關於構建當今去中心化市場的基礎設施的更深層次的知識。