虚拟机和物理机对应关系，物理机和虚拟机各自的优缺点

***：虚拟机是基于物理机创建的虚拟计算机系统。物理机具有高性能、直接访问硬件资源等优点，其缺点是资源利用不够灵活、硬件成本高且部署新系统较复杂。虚拟机优点包括资源分配灵活、可快速部署、便于隔离与测试等，缺点是性能会受物理机限制、对硬件有一定依赖且可能存在安全风险。两者相互关联，虚拟机依赖物理机的硬件资源，物理机为虚拟机提供运行基础。

本文目录导读：

1. 物理机的优点
2. 物理机的缺点
3. 虚拟机的优点
4. 虚拟机的缺点

各有千秋的计算平台

物理机的优点

（一）性能卓越

1、硬件资源独占

- 物理机直接运行在硬件之上，拥有完整的硬件资源，如CPU、内存、硬盘和网络接口等，这使得它能够充分利用硬件的性能，没有资源共享带来的性能损耗，对于一些对计算性能要求极高的科学计算任务，如气象模拟、基因测序数据处理等，在物理机上运行时，由于CPU可以全速运行，不需要与其他虚拟机或进程共享计算资源，能够以最快的速度完成复杂的计算任务。

- 对于需要大量内存的数据库应用，物理机可以根据实际需求配置大量的物理内存，而不会受到虚拟机内存分配限制的影响，以企业级的大型关系数据库为例，物理机可以为数据库提供稳定、高速的内存访问，从而提高数据库的响应速度和处理能力。

2、硬件兼容性好

- 物理机可以直接支持各种类型的硬件设备，不需要考虑虚拟机管理程序（Hypervisor）对硬件设备的兼容性问题，一些特殊的工业控制设备或者老旧的硬件设备，可能无法在虚拟机环境下正常工作，但在物理机上可以直接连接并使用，对于一些需要使用特定型号的图形处理卡进行图形渲染或者深度学习训练的用户来说，物理机能够确保硬件设备的完美兼容，充分发挥硬件的功能。

（二）安全性高

1、隔离性强

- 物理机在硬件层面提供了天然的隔离，不同的物理机之间相互独立，不存在虚拟机之间可能因共享硬件资源而产生的安全风险，在企业的数据中心，如果将核心业务系统分别部署在不同的物理机上，即使一台物理机遭受攻击或者出现故障，也不会影响其他物理机上的业务系统，这种硬件级别的隔离为企业数据的安全提供了可靠的保障。

2、可定制化安全策略

- 企业可以根据自身的安全需求，对物理机进行深度定制化的安全配置，从BIOS安全设置到操作系统的安全加固，再到网络安全防护设备的部署，都可以根据实际情况进行灵活调整，金融机构可以对存放客户资金交易数据的物理机设置严格的访问控制策略，包括生物识别技术、多重身份认证等，以确保数据的安全性。

物理机的缺点

（一）资源利用率低

1、资源闲置

- 在许多企业环境中，物理机的资源利用率往往不高，一台企业级服务器可能配备了强大的CPU和大量的内存，但在实际运行中，可能只用于运行一个相对简单的业务应用，大部分时间很多硬件资源处于闲置状态，这种资源闲置不仅造成了硬件资源的浪费，还增加了企业的硬件采购成本和能源消耗。

2、难以灵活分配资源

- 物理机一旦配置完成，其硬件资源就相对固定，很难根据不同的业务需求进行灵活的资源分配，企业内部有多个业务部门，每个部门的业务负载在不同时间段有很大差异，但如果每个部门都使用独立的物理机，就无法根据业务负载的变化在不同物理机之间动态分配资源。

（二）部署和管理复杂

1、硬件部署耗时

- 物理机的部署涉及到硬件设备的采购、安装、调试等多个环节，从服务器的上架、网络布线到操作系统的安装和配置，整个过程需要耗费大量的时间和人力，在新建一个数据中心时，要部署几十台物理机，可能需要数周甚至数月的时间才能完成所有物理机的部署工作，这大大降低了业务的上线速度。

2、维护成本高

- 物理机的维护需要专业的硬件技术人员，硬件设备可能会出现故障，如硬盘损坏、内存故障、电源故障等，需要及时进行维修或更换，随着硬件技术的不断发展，物理机的硬件升级也比较复杂，需要考虑兼容性等问题，要对一台运行了多年的物理机进行CPU升级，不仅要确保新的CPU与主板兼容，还要重新调整服务器的散热系统等，这增加了企业的维护成本。

虚拟机的优点

（一）资源利用率高

1、资源共享

- 虚拟机可以在一台物理机上创建多个虚拟机实例，多个虚拟机可以共享物理机的硬件资源，一台拥有16核CPU和64GB内存的物理机，可以创建多个虚拟机，每个虚拟机根据实际需求分配一定的CPU核心数和内存量，这样可以充分利用物理机的闲置资源，提高硬件资源的整体利用率，对于中小企业或者创业公司来说，通过使用虚拟机，可以在有限的硬件资源上运行多个业务应用，降低硬件采购成本。

2、动态资源分配

- 虚拟机管理程序可以根据虚拟机的负载情况动态地分配资源，当一个虚拟机的CPU使用率突然升高时，虚拟机管理程序可以从其他空闲的虚拟机中调配部分CPU资源给这个繁忙的虚拟机，以确保其性能不受影响，这种动态资源分配机制使得虚拟机能够更好地适应不同业务负载的变化，提高了资源的使用效率。

（二）部署和管理便捷

1、快速部署

- 虚拟机的部署非常迅速，通过虚拟机模板，管理员可以在短时间内创建多个虚拟机实例，在企业需要为新入职员工快速搭建办公环境时，只需要从预先创建好的虚拟机模板中克隆出多个虚拟机，配置好员工的账号等信息，就可以在很短的时间内完成办公环境的搭建，与物理机相比，虚拟机的部署时间可以从数周或数月缩短到数小时甚至数分钟。

2、集中管理

- 虚拟机可以通过虚拟机管理平台进行集中管理，管理员可以在一个管理界面上对多个虚拟机进行操作，如启动、停止、备份、恢复等，这种集中管理方式大大提高了管理效率，降低了管理成本，在一个拥有上百台虚拟机的数据中心，管理员可以方便地对所有虚拟机进行监控和管理，及时发现和解决虚拟机的故障和安全问题。

虚拟机的缺点

（一）性能有一定损耗

1、资源共享开销

- 由于虚拟机是共享物理机的硬件资源，在资源共享过程中会产生一定的性能开销，当多个虚拟机同时访问物理机的硬盘时，虚拟机管理程序需要对硬盘I/O进行调度，这可能会导致虚拟机的硬盘读写速度比物理机直接读写硬盘要慢，同样，在CPU资源共享方面，虚拟机之间的切换和调度也会消耗一定的CPU时间，从而影响虚拟机的整体性能，对于一些对性能要求极高的应用，如实时性要求很高的工业控制系统或者大规模数据处理的高性能计算应用，虚拟机可能无法满足性能需求。

2、硬件兼容性受限

- 虚拟机依赖于虚拟机管理程序来模拟硬件环境，并不是所有的硬件设备都能在虚拟机环境下得到很好的支持，一些特殊的硬件设备，如高端的图形处理卡、某些特定的工业控制卡等，可能无法在虚拟机中正常使用，对于需要使用专业图形处理卡进行3D建模和动画制作的设计师来说，虚拟机可能无法提供与物理机相同的图形处理性能，因为虚拟机可能无法完全模拟图形处理卡的功能。

（二）安全性存在风险

1、虚拟机逃逸风险

- 虚拟机存在一种被称为“虚拟机逃逸”的安全风险，如果虚拟机管理程序存在漏洞，恶意攻击者可能会利用这些漏洞突破虚拟机的隔离环境，获取到物理机或者其他虚拟机的资源和数据，这种安全风险一旦发生，可能会对整个虚拟机环境中的数据安全和隐私造成严重威胁，在企业的云计算环境中，如果某个租户的虚拟机被攻击者通过虚拟机逃逸攻击入侵，攻击者可能会获取到企业的核心数据或者其他租户的数据。

2、共享资源安全隐患

- 由于虚拟机共享物理机的硬件资源，如内存、网络等，这也带来了一定的安全隐患，在共享内存的情况下，如果一个虚拟机中的恶意程序通过内存漏洞获取到共享内存中的数据，就可能会窃取其他虚拟机中的敏感信息，在网络方面，如果虚拟机之间的网络隔离措施不完善，一个虚拟机可能会受到来自其他虚拟机的网络攻击。