物理机 虚拟机，虚拟机和物理机有什么区别

***：探讨物理机与虚拟机的区别。物理机是真实存在的计算机硬件系统。虚拟机是通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的计算机系统。二者区别众多，如物理机直接运行于硬件之上，而虚拟机运行于物理机系统或其他虚拟机之上；在资源分配方面，物理机独占硬件资源，虚拟机的资源由物理机分配；在可移植性上，虚拟机相对更易于迁移等。

本文目录导读：

1. 硬件资源的关系
2. 操作系统与隔离性
3. 安全性
4. 性能表现
5. 成本与部署

《虚拟机与物理机：深入解析两者的区别》

在当今的计算机技术领域，虚拟机和物理机是两个重要的概念，无论是企业的数据中心管理，还是个人开发者的测试环境搭建，都需要对它们有清晰的认识。

硬件资源的关系

1、物理机

- 物理机是基于真实的物理硬件构建的计算机系统，它包含了实实在在的硬件组件，如中央处理器（CPU）、内存（RAM）、硬盘、显卡、网卡等，这些硬件组件直接安装在计算机的主板上，通过主板上的电路和总线相互连接并协同工作，当用户运行一个大型游戏时，物理机的CPU会根据游戏程序的指令进行复杂的运算，内存会快速地存储和读取游戏运行过程中的数据，显卡则负责将游戏中的图像渲染并显示在屏幕上。

- 物理机的硬件资源是有限且固定的，受到其硬件本身的规格限制，如果要扩展物理机的资源，例如增加内存或者更换性能更强的CPU，往往需要打开机箱，进行硬件的安装和替换操作，这可能涉及到一定的技术难度和成本。

2、虚拟机

- 虚拟机是通过软件模拟出来的计算机系统，它运行在物理机之上，依赖于物理机的硬件资源，虚拟机软件（如VMware、VirtualBox等）将物理机的硬件资源进行分割和分配，为每个虚拟机提供虚拟的CPU、内存、硬盘和网络设备等，在一台物理机上创建了多个虚拟机，每个虚拟机都感觉自己像是在独立的计算机上运行，拥有自己的“硬件”资源，但实际上这些资源都是从物理机的硬件资源中划分出来的。

- 虚拟机的硬件资源可以根据需求灵活调整，管理员可以通过虚拟机管理软件轻松地增加或减少虚拟机的内存、CPU核心数等资源，而不需要像物理机那样进行硬件的物理更换操作，这使得虚拟机在资源分配上更加灵活，能够更好地适应不同的工作负载需求。

操作系统与隔离性

1、物理机

- 物理机通常只能安装一种操作系统（虽然可以通过多系统引导来安装多个操作系统，但同一时间只能运行一个操作系统），这个操作系统直接控制物理机的硬件资源，并且不同的应用程序在这个操作系统的环境下运行，在一台安装了Windows操作系统的物理机上，所有的软件，如办公软件、浏览器等，都依赖于Windows系统来管理硬件资源并提供运行环境。

- 物理机上的应用程序之间的隔离性相对较弱，如果一个应用程序出现故障，例如某个程序发生内存泄漏或者恶意软件入侵，可能会影响到整个物理机上其他应用程序的运行，甚至可能导致操作系统崩溃。

2、虚拟机

- 虚拟机可以在一台物理机上安装多个不同类型的操作系统，可以在一台物理机上同时创建运行Windows、Linux和macOS的虚拟机，每个虚拟机都独立运行自己的操作系统，并且这些操作系统之间相互隔离。

- 虚拟机之间的隔离性很强，一个虚拟机中的操作系统或应用程序出现问题，不会影响到其他虚拟机的正常运行，这为企业的多平台开发、测试以及服务器的隔离部署提供了极大的便利，企业可以在一个物理机上创建多个虚拟机，分别用于开发、测试和生产环境，不同环境之间相互独立，保证了开发和测试过程不会干扰生产环境的稳定运行。

安全性

1、物理机

- 物理机的安全性主要依赖于硬件防护和操作系统的安全机制，硬件防护包括机箱锁、BIOS密码等措施，防止未经授权的人员对物理机硬件进行访问和更改，在操作系统层面，通过用户认证、访问控制、防火墙等功能来保护系统和数据的安全，如果物理机的操作系统被攻破，攻击者可能会获取对整个物理机硬件资源和存储数据的完全控制权。

- 物理机的安全维护相对复杂，需要对硬件和软件都进行定期的安全检查和更新，需要及时更新BIOS固件以修复可能存在的安全漏洞，同时也要更新操作系统的安全补丁。

2、虚拟机

- 虚拟机在安全方面有一定的优势，由于虚拟机之间的强隔离性，一个虚拟机受到攻击时，攻击者很难突破虚拟机的边界去影响其他虚拟机或者物理机，虚拟机软件本身也提供了一些安全功能，如虚拟机的加密、虚拟机之间的网络隔离等。

- 虚拟机也存在一些安全风险，如果虚拟机管理软件存在漏洞，可能会被攻击者利用来获取对虚拟机的控制权，进而可能影响到物理机，虚拟机的镜像文件如果没有妥善保护，也可能被窃取或者篡改。

性能表现

1、物理机

- 物理机在性能上具有一定的优势，尤其是在处理高负载、对硬件资源要求极高的任务时，因为物理机直接使用硬件资源，没有中间的软件模拟层的额外开销，在进行大规模数据处理、3D图形渲染等对CPU和显卡性能要求极高的任务时，物理机能够充分发挥硬件的最大性能。

- 物理机的性能也受到硬件老化、硬件兼容性等问题的影响，随着硬件的使用时间增长，硬件可能会出现性能下降的情况，如硬盘的读写速度变慢、内存出现故障等，当升级硬件时，可能会遇到硬件兼容性问题，导致新硬件无法充分发挥其性能或者与其他硬件产生冲突。

2、虚拟机

- 虚拟机由于是通过软件模拟硬件，不可避免地会有一定的性能损耗，虚拟机软件在将物理机的硬件资源分配给虚拟机以及处理虚拟机的输入输出请求时，会消耗一定的CPU和内存资源，在虚拟机中运行一个对磁盘I/O要求较高的数据库应用程序时，由于虚拟机的磁盘I/O是通过软件模拟的，可能会比在物理机上直接运行要慢一些。

- 虚拟机的性能也在不断提升，随着虚拟机技术的发展，如硬件辅助虚拟化技术的应用，虚拟机的性能损耗在逐渐减小，对于一些对性能要求不是特别高的应用场景，如小型企业的办公应用、开发测试环境等，虚拟机的性能已经能够满足需求。

成本与部署

1、物理机

- 物理机的成本包括硬件购买成本、硬件维护成本、电力成本等，购买高性能的物理机硬件需要投入大量的资金，而且硬件设备需要占用一定的物理空间，在硬件维护方面，需要专业的技术人员进行定期的硬件检查、维修和升级，这也增加了维护成本，物理机运行需要消耗电力，对于大规模的数据中心来说，电力成本也是一个不可忽视的因素。

- 物理机的部署相对复杂，需要安装硬件设备、安装操作系统和各种应用程序，这个过程可能需要较长的时间，尤其是在大规模部署的情况下，在一个企业的数据中心部署大量的物理机服务器时，需要将每台物理机进行硬件安装、网络连接，然后安装操作系统和配置各种服务，这是一个繁琐且耗时的过程。

2、虚拟机

- 虚拟机在成本方面具有一定的优势，在硬件方面，由于可以在一台物理机上创建多个虚拟机，不需要购买大量的物理机设备，从而节省了硬件购买成本，虚拟机的维护相对简单，主要是对虚拟机软件和虚拟机内部的操作系统及应用程序进行维护，不需要像物理机那样进行复杂的硬件维护，虚拟机可以根据实际需求动态地调整资源，避免了资源的浪费，进一步降低了成本。

- 虚拟机的部署非常快速，通过虚拟机模板，可以快速创建多个相同配置的虚拟机，在企业需要为新员工创建办公环境时，可以使用预先创建好的虚拟机模板，快速地为每个员工创建一个包含操作系统和办公软件的虚拟机，大大缩短了部署时间。

虚拟机和物理机在硬件资源关系、操作系统与隔离性、安全性、性能表现以及成本与部署等方面存在着明显的区别，在实际应用中，用户需要根据自身的需求，如成本预算、性能要求、安全需求等因素，来选择使用虚拟机还是物理机。