物理服务器和虚拟服务器，服务器虚拟机和物理机的区别是什么呢知乎
***：该问题聚焦于物理服务器与虚拟服务器、服务器虚拟机和物理机的区别。物理服务器是实体硬件设备，拥有独立的硬件资源。虚拟服务器是通过软件在物理服务器上模拟出来的服务器...
***：该问题聚焦于物理服务器与虚拟服务器、服务器虚拟机和物理机的区别。物理服务器是实体硬件设备，具有独立的硬件资源。虚拟服务器则是通过软件在物理服务器上模拟出的服务器环境，共享物理机资源。物理机有独立的操作系统、硬件等，而虚拟机依赖物理机的资源，在资源分配、隔离性、可扩展性等多方面两者存在差异，这些差异涉及到资源管理、成本、灵活性等多个维度。
本文目录导读：
《深度解析：服务器虚拟机与物理机的区别》
在当今的信息技术领域，服务器是数据存储、处理和分发的核心基础设施，随着技术的发展，服务器的形式逐渐分化为物理机和虚拟机两种主要类型，无论是企业构建数据中心，还是云服务提供商提供云计算资源，深入理解物理机和虚拟机之间的区别都至关重要，这不仅有助于根据具体需求选择合适的服务器方案，还能在成本控制、资源管理、安全性等多个方面做出明智的决策。
硬件层面的区别
（一）物理机
1、硬件实体性
- 物理机是实实在在的硬件设备，由各种物理组件构成，如处理器（CPU）、内存（RAM）、硬盘（HDD或SSD）、主板、网卡等，这些组件通过物理连接方式协同工作，例如CPU通过主板上的插槽与内存、硬盘等设备进行数据交互。
- 以一台典型的企业级物理服务器为例，它可能配备多个高性能CPU核心，大容量的ECC内存（如数GB到数TB不等），以及多块大容量的企业级硬盘，这些硬件组件在物理机机箱内通过复杂的电路和总线连接起来。
2、硬件资源独占性
- 物理机的硬件资源是独占的，一台物理机上的CPU、内存和硬盘等资源只能被这台物理机本身使用，不能直接被其他物理机共享，如果一台物理服务器配备了8个CPU核心和128GB内存，那么这些资源完全属于这台服务器，在没有特殊虚拟化技术介入的情况下，其他服务器无法使用这些资源。
- 这种独占性使得物理机在某些对资源隔离要求极高的场景下具有优势，比如一些对安全和隐私非常敏感的金融交易处理系统，需要确保硬件层面的资源独立性，防止数据泄露或受到其他服务器的干扰。
3、硬件扩展性
- 物理机的硬件扩展性相对有限，虽然大多数物理服务器支持一定程度的硬件升级，如添加内存、更换硬盘或升级CPU等，但这种升级往往受到硬件兼容性、机箱空间、电源功率等多种因素的限制。
- 在一个已经装满硬盘托架的服务器机箱内，如果要增加硬盘容量，可能需要先拆除一些旧设备，并且新添加的硬盘还需要与服务器的主板、BIOS等兼容，CPU的升级也可能受到主板芯片组的限制，不是所有的主板都支持随意更换更高性能的CPU。
（二）虚拟机
1、基于物理硬件的虚拟层
- 虚拟机没有自己独立的物理硬件实体，它是通过在物理机上安装的虚拟化软件（如VMware vSphere、Hyper - V等）创建出来的，虚拟化软件在物理硬件和虚拟机之间构建了一个虚拟层，这个虚拟层模拟了物理硬件的功能，使得虚拟机能够像物理机一样运行操作系统和应用程序。
- 在一台物理机上安装了VMware vSphere后，可以在这个虚拟平台上创建多个虚拟机，每个虚拟机都认为自己拥有独立的CPU、内存、硬盘等硬件资源，但实际上这些资源是由虚拟层从物理机的硬件资源中分配和管理的。
2、硬件资源共享与分配
- 虚拟机的硬件资源是共享物理机的，虚拟化软件可以根据预先设定的策略灵活地将物理机的硬件资源分配给各个虚拟机，可以将物理机的一部分CPU核心、一定量的内存和硬盘空间分配给虚拟机A，将另一部分资源分配给虚拟机B等。
- 这种共享和分配方式使得物理机的硬件资源能够得到更充分的利用，一台物理机有16个CPU核心和256GB内存，通过虚拟化技术，可以创建多个虚拟机，每个虚拟机根据实际需求分配2 - 4个CPU核心和8 - 32GB内存不等，从而在一台物理机上同时运行多个不同的业务系统，提高了硬件资源的利用率。
3、硬件资源的动态调整
- 虚拟机的硬件资源可以实现动态调整，在虚拟机运行过程中，如果某个虚拟机的负载突然增加，需要更多的CPU或内存资源，虚拟化软件可以根据预先设置的规则（如自动扩展或手动调整）为这个虚拟机分配更多的资源。
- 一个运行Web应用的虚拟机在业务高峰期时，流量增大导致CPU利用率过高，管理员可以通过虚拟化管理平台为这个虚拟机动态增加CPU核心数量或内存容量，以满足业务需求，相反，在业务低谷期，也可以减少分配给虚拟机的资源，释放资源给其他虚拟机使用。
操作系统与软件层面的区别
（一）物理机
1、操作系统直接安装
- 在物理机上，操作系统直接安装在物理硬件之上，在一台服务器上安装Windows Server操作系统时，安装程序会直接识别和利用物理机的硬件设备，如硬盘分区、识别CPU型号和内存容量等。
- 这种安装方式使得操作系统能够最大限度地利用物理机的硬件性能，因为操作系统可以直接与硬件进行交互，不需要经过额外的虚拟层转换，所以在一些对性能要求极高的场景下，如大型数据库服务器，物理机直接安装操作系统可能会获得更好的性能表现。
2、软件兼容性
- 物理机在软件兼容性方面可能存在一些特定的要求，由于不同的物理硬件配置可能会影响软件的运行效果，一些软件可能需要特定的硬件驱动程序或硬件环境才能正常运行。
- 某些专业的图形处理软件可能需要特定的图形显卡支持，并且对CPU的指令集也有要求，在物理机上安装这类软件时，需要确保物理机的硬件满足软件的要求，否则可能会出现软件无法安装或运行不稳定的情况。
3、单一操作系统限制（通常情况）
- 一般情况下，物理机只能安装和运行一种操作系统，虽然有些技术可以实现多操作系统的安装，如双系统引导，但在同一时间内只能运行一个操作系统，这是因为物理机的硬件资源被一个操作系统独占，不同的操作系统无法同时共享这些硬件资源（除非通过特殊的虚拟化技术在物理机内创建虚拟机，但这已经不是传统意义上的物理机单一操作系统运行模式）。
（二）虚拟机
1、操作系统安装在虚拟环境
- 虚拟机的操作系统是安装在由虚拟化软件创建的虚拟环境中的，虚拟机操作系统认为自己运行在一个独立的硬件平台上，但实际上是在虚拟层提供的模拟硬件环境下运行。
- 在一个VMware创建的虚拟机中安装Linux操作系统，Linux操作系统会识别到虚拟机模拟出来的CPU、内存、硬盘等设备，而这些设备是由VMware虚拟层根据物理机的实际资源分配情况模拟出来的。
2、广泛的软件兼容性
- 虚拟机在软件兼容性方面具有一定的优势，由于虚拟机的虚拟硬件环境相对标准，只要软件能够在虚拟机所模拟的硬件环境和操作系统版本下运行，就可以在虚拟机上安装。
- 许多不同版本的操作系统和应用程序都可以在虚拟机中进行测试和运行，因为虚拟机可以模拟出多种不同的硬件配置组合，对于软件开发者来说，这是一个非常方便的测试环境，可以在一台物理机上创建多个虚拟机，分别安装不同的操作系统和软件进行兼容性测试。
3、多操作系统并行运行
- 虚拟机可以在一台物理机上同时运行多个不同的操作系统，这是虚拟机的一个重要特点，可以在一台物理机上同时创建运行Windows Server、Linux和Solaris等不同操作系统的虚拟机。
- 这种多操作系统并行运行的能力使得企业可以在一台物理机上整合多种业务系统，降低硬件成本，不同操作系统下的业务系统可以独立运行，互不干扰，可以将企业内部的Windows应用服务器和Linux数据库服务器同时部署在一台物理机的不同虚拟机中。
性能方面的区别
（一）物理机
1、理论性能上限
- 物理机由于直接使用物理硬件，在理论上具有更高的性能上限，因为没有虚拟层的额外开销，物理机的CPU、内存和硬盘等硬件可以直接为操作系统和应用程序服务。
- 在进行大规模数据处理时，一台高端物理服务器的CPU可以直接全速运行，内存的读写速度也不会因为虚拟层的转换而降低，对于一些对性能要求极高的科学计算、大型数据库事务处理等场景，物理机能够提供更强大的计算能力。
2、性能稳定性
- 物理机的性能稳定性相对较高，由于硬件资源独占，不会受到其他服务器或虚拟机的资源竞争影响（除非存在网络带宽等共享资源的竞争，但这与硬件资源本身的独占性不同）。
- 一个长期运行的物理机服务器，如果硬件没有故障，其性能表现会比较稳定，在企业的关键业务系统中，如核心生产系统，如果对性能稳定性要求非常高，物理机可能是更好的选择。
3、I/O性能
- 在物理机上，I/O性能（如硬盘读写速度、网络传输速度等）取决于物理硬件本身的性能，如果使用高速的企业级SSD硬盘和高性能的网络接口卡（NIC），可以获得较高的I/O性能。
- 在一个数据仓库服务器中，使用多块高速SSD组成RAID阵列，可以实现非常高的硬盘读写速度，直接满足数据快速存储和检索的需求，使用10Gbps或更高速度的网络接口卡可以保证数据在网络中的高速传输。
（二）虚拟机
1、性能受虚拟层影响
- 虚拟机的性能会受到虚拟层的一定影响，由于虚拟机的操作系统和应用程序与物理硬件之间存在虚拟层的转换，在进行数据处理、内存读写等操作时，会产生一定的性能开销。
- 当虚拟机的CPU需要执行一条指令时，需要先经过虚拟层的转换才能到达物理CPU执行，这个过程会消耗一定的时间，同样，在内存读写时，虚拟层的地址转换也会对性能产生影响，尤其是在虚拟机负载较高的情况下，这种性能影响可能会更加明显。
2、性能可扩展性与资源竞争
- 虚拟机的性能可扩展性受到物理机硬件资源的限制，当物理机的硬件资源分配给多个虚拟机后，如果某个虚拟机需要更多的资源进行性能扩展，可能会受到物理机剩余资源的限制。
- 多个虚拟机在物理机上共享硬件资源，可能会产生资源竞争，当多个虚拟机同时对物理机的CPU资源有较高需求时，可能会导致每个虚拟机的CPU性能下降，同样，在共享网络带宽或硬盘I/O资源时，也可能会出现资源竞争导致性能降低的情况。
3、优化后的性能表现
- 虽然虚拟机存在性能方面的一些限制，但通过优化可以提高其性能表现，合理配置虚拟机的硬件资源分配、使用高性能的虚拟化软件、优化虚拟机内部的操作系统和应用程序等。
- 在一些对性能要求不是特别极致的场景下，经过优化的虚拟机可以满足业务需求，对于企业内部的一些小型应用服务器、测试环境服务器等，虚拟机在经过性能优化后可以提供足够的性能支持，并且还能享受到虚拟机的其他优势，如资源共享和多操作系统支持等。
安全性方面的区别
（一）物理机
1、硬件层面的安全隔离
- 物理机在硬件层面提供了天然的安全隔离，由于每台物理机的硬件资源是独占的，不存在与其他服务器共享硬件而导致的安全风险。
- 在一个军事或机密科研机构中，使用物理机来存储和处理高度机密的信息，可以确保信息不会因为硬件共享而被其他系统泄露或篡改，从硬件电路到存储设备，物理机的独占性为数据提供了最基本的安全保障。
2、操作系统安全维护
- 在物理机上，操作系统的安全维护相对直接，管理员可以针对物理机的硬件环境和业务需求对操作系统进行安全配置，如设置防火墙、安装杀毒软件、进行系统漏洞扫描和修复等。
- 因为物理机的操作系统直接与硬件交互，安全维护措施可以直接作用于硬件之上，在物理机上安装入侵检测系统（IDS），可以直接监控物理机的网络接口、硬盘等硬件设备的活动，防止外部入侵。
3、物理访问安全
- 物理机的安全性还涉及到物理访问安全，由于物理机是实实在在的硬件设备，对物理机的物理访问需要严格控制，将物理服务器放置在安全的数据中心机房，设置门禁系统、监控系统等，防止未经授权的人员接近物理机，避免物理机被非法操作、硬件被盗取或损坏等情况发生。
（二）虚拟机
1、虚拟层安全风险
- 虚拟机存在虚拟层带来的安全风险，由于虚拟机依赖于虚拟层来模拟硬件环境，虚拟层如果存在漏洞，可能会被黑客利用，从而影响虚拟机的安全。
- 黑客可能通过攻击虚拟化软件的漏洞，突破虚拟机之间的隔离，获取其他虚拟机的信息或者控制其他虚拟机的运行，一些恶意软件也可能利用虚拟层的漏洞在虚拟机之间传播，对多个虚拟机造成危害。
2、资源共享安全隐患
- 虚拟机的资源共享特性也带来了安全隐患，多个虚拟机共享物理机的硬件资源，可能会因为资源分配不当或其他虚拟机的恶意行为而受到安全威胁。
- 如果一个恶意的虚拟机占用了过多的CPU资源，可能会导致其他虚拟机的业务系统无法正常运行，或者在共享内存的情况下，一个虚拟机可能会通过内存漏洞访问到其他虚拟机的内存数据，造成数据泄露。
3、虚拟机隔离与安全策略
- 虚拟机的隔离是通过软件实现的，与物理机的硬件隔离不同，虽然现代虚拟化技术在虚拟机隔离方面做了很多努力，但仍然存在一定的风险。
- 为了保障虚拟机的安全，需要制定严格的安全策略，如虚拟机之间的网络隔离、访问控制等，在企业的云服务环境中，为不同用户的虚拟机设置不同的网络访问权限，防止用户之间的非法访问，同时对虚拟机的启动、停止、迁移等操作进行严格的权限管理。
成本方面的区别
（一）物理机
1、硬件采购成本
- 物理机的硬件采购成本相对较高，购买一台高性能的物理服务器需要花费大量的资金，包括CPU、内存、硬盘、机箱、电源等硬件组件的费用。
- 一台配置较高的企业级物理服务器，配备多个高端CPU、大容量内存和多块企业级硬盘，其采购成本可能在数万元甚至数十万元不等，随着硬件技术的不断发展，为了保持性能优势，还需要定期进行硬件升级，这也会增加硬件成本。
2、能源消耗成本
- 物理机在运行过程中消耗大量的能源，由于物理机的硬件设备需要持续供电，尤其是服务器级别的硬件，其功率较大，长时间运行会产生较高的电费支出。
- 一台满载运行的物理服务器，功率可能达到数百瓦甚至数千瓦，按照商业用电的价格计算，每月的电费支出是一笔不小的费用，为了保证物理机的正常运行，还需要配备冷却设备（如空调等）来降低服务器运行产生的热量，这也会增加能源消耗成本。
3、维护成本
- 物理机的维护成本较高，包括硬件的维修、更换，操作系统和应用程序的维护等，如果物理机的硬件出现故障，需要专业的技术人员进行维修或更换硬件组件，这可能会涉及到较高的人工成本和硬件更换成本。
- 当物理机的CPU或硬盘出现故障时，需要购买相同型号的硬件进行更换，并且可能需要技术人员到现场进行安装和调试，这一过程不仅耗时，而且成本较高。
（二）虚拟机
1、硬件资源共享降低采购成本
- 虚拟机通过共享物理机的硬件资源，可以降低硬件采购成本，企业可以通过购买较少数量的物理机，然后在物理机上创建多个虚拟机来满足业务需求。
- 原本需要购买10台物理服务器来运行10个业务系统，如果使用虚拟机技术，可能只需要购买3 - 5台物理机，然后在这些物理机上创建10个虚拟机，大大减少了硬件采购成本。
2、能源消耗优化
- 虚拟机可以优化能源消耗，由于多个虚拟机可以在一台物理机上运行，相比运行多台物理机，整体的能源消耗会降低。
- 在一台物理机上运行5个虚拟机的总功率可能远低于运行5台物理机的功率，从而减少了电费支出，由于物理机数量减少，对冷却设备的需求也相应降低，进一步节约了能源消耗成本。
3、维护成本分散与简化
- 虚拟机的维护成本相对较低，因为虚拟机的操作系统和应用程序可以通过模板进行快速部署和更新，减少了维护工作量，在一台物理机上对虚拟机进行维护，相比维护多台物理机更加方便。
- 当需要更新虚拟机中的操作系统补丁时，可以通过虚拟化管理平台批量对多个虚拟机进行操作，而不需要像物理机那样逐台进行维护，虚拟机的故障排查也相对容易，因为可以在虚拟化管理平台上查看虚拟机的运行状态和资源使用情况，快速定位问题。
部署与管理方面的区别
（一）物理机
1、部署复杂性
- 物理机的部署相对复杂，首先需要将物理机硬件设备安装到合适的位置，如数据中心的机架上，然后进行硬件连接，包括电源线、网络线等的连接。
- 之后需要安装操作系统，这个过程可能需要较长的时间，尤其是在安装一些大型操作系统或需要进行复杂配置时，在安装企业级Windows Server操作系统时，可能需要进行磁盘分区、网络设置、域配置等操作，整个部署过程可能需要数小时甚至数天，并且需要专业的技术人员进行操作。
2、管理分散性
- 物理机的管理比较分散，每台物理机都
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