發現虛擬機(VM)(在數字時代如何運作

基本要點

• VM允許在單一設備上運行多個操作系統，而無需額外的硬件投資。
• 它們是確保在測試未知應用程序或新軟件環境時安全的重要工具。
• 在區塊鏈生態系統中，像以太坊虛擬機 (EVM) 這樣的虛擬機是推動智能合約和去中心化應用 (dApps) 的核心。
• 盡管虛擬機提供了很大的靈活性和控制，但在性能、資源消耗和操作復雜性方面存在權衡。

虛擬機的真正功能是什麼？

想象一下，你需要在一臺運行Windows的電腦上運行macOS，或者在不觸碰主操作系統的情況下體驗Linux。虛擬機使這一切成爲可能，通過構建一個隔離的空間，讓不同的平台和軟件能夠不互相幹擾地共存。除了個人桌面，這些虛擬化環境在區塊鏈網路中至關重要，推動智能合約的執行和去中心化應用生態系統的運行。

虛擬機的構造：它們是如何真正工作的

虛擬機本質上是你可以在幾分鍾內設置的計算機副本，完全獨立於你擁有的物理硬件。你可以安裝完整的操作系統，保存數據，運行應用程序並連接到網路，所有這些都在你的宿主機內。宿主系統透明地提供其內存、處理能力和存儲，以便虛擬機順利運行。

在底層發生的事情是由一個稱爲虛擬機監控程序的關鍵組件協調的。這種專用軟件智能地利用你設備的物理資源(處理器、內存、磁盤)，從而允許多個虛擬機同時共享這些資源。

存在兩種主要的虛擬機監控程序類別：

• 類型 1 虛擬機監視器 (無基礎操作系統)：直接安裝在物理硬件上，沒有中介。這是企業數據中心和雲計算平台的標準選擇，經過優化以實現最高效率和性能。
• 二級虛擬機監控器 ( 基礎操作系統)：作爲你現有操作系統上的常規應用程序運行。它們非常適合需要測試代碼或在不影響主系統的情況下實驗不同環境的開發人員。

爲什麼在你的工作流程中加入虛擬機？

新操作系統的安全探索

您可以在一個受控和隔離的環境中訪問不同的平台。如果出現問題，您的主計算機將保持完好。這相當於在安全的舞臺上進行彩排，準備最終演出。

軟件威脅防護

你對打開附件或安裝未知程序有疑慮嗎？在虛擬機中運行它就像是一個防火牆。即使你在虛擬機中發現惡意軟件或經歷災難性故障，你的主機和重要數據仍然會受到保護。

向後兼容舊軟件

一些專業或遺留程序僅在舊版本的操作系統上運行。虛擬機重建這些歷史環境，讓你能夠繼續使用在現代技術中無法訪問的工具。

多平台開發和分布式測試

對於開發者來說，虛擬機是一個理想的實驗室。他們可以模擬和測試其應用程序在不同操作系統上的表現，而無需維護多個物理設備。這加快了開發週期，提高了軟件質量。

按需雲基礎設施

像AWS、Azure和Google Cloud Platform這樣的服務是基於虛擬機構建其所有基礎設施服務的。當您在雲中分配資源時，您實際上是在遠程服務器上啓動一個或多個虛擬機，這些虛擬機準備好托管您的應用程序、網站或數據庫。

VM在區塊鏈網路中的關鍵作用

在區塊鏈的背景下，虛擬機超越了它們的傳統角色。它們不僅僅是隔離的環境，而是執行去中心化網路基本操作的計算引擎。

以太坊虛擬機 (EVM) 是最突出的例子。它允許程序員使用諸如 Solidity、Vyper 和 Yul 等語言編寫智能合約，然後將其部署到以太坊和兼容網路。EVM 確保網路中每個參與節點在相同規則下驗證和解釋這些合約，確保整個分布式系統的一致性。

然而，區塊鏈虛擬機的格局要多得多樣：

• NEAR Protocol 和 Cosmos 已採用基於 WebAssembly 的虛擬機 (WASM)，允許程序員使用多種編程語言編寫合約，而不僅僅是使用專有解決方案。
• Sui 使用 MoveVM，這是一個專門的執行環境，用於執行用 Move 語言編寫的合約，專注於安全性和表達能力。
• Solana 實現了其自定義虛擬機 (SVM)，專門設計用於並行處理交易並以高速度處理大量網路活動。

每種架構反映了不同的設計決策：一些優先考慮速度和可擴展性，而另一些則尋求更高的安全性、開發者的靈活性或特定協議的創新。

虛擬機在行動：真實案例

雖然區塊鏈虛擬機器在後臺靜默工作，但每當你與去中心化應用程式互動時，它們就會處於活躍狀態:

• 在DeFi交易中：當你在像Uniswap這樣的平台上交換代幣時，促進該交換的智能合約是在EVM內執行的，驗證餘額、計算費率並轉移資產。
• 在NFT的創建和轉移中：虛擬機管理着記錄每個非同質化代幣所有權的代碼。當你購買或轉移一個NFT時，虛擬機會處理所有權的更新，保持準確的記錄。
• 在二層解決方案中：在像基於零知識證明的rollups (zkEVM)這樣的rollups中，一個專門的虛擬機執行智能合約，同時生成加密有效性證明，這些證明被發送到主區塊鏈上。

內在的挑戰和局限性

性能成本

虛擬機在硬件和正在執行的代碼之間引入了一層抽象。這種中介可能導致性能下降，並且與在物理機器上直接執行相比，可能需要更多的計算能力。

專業知識和維護需求

維護虛擬機，尤其是在雲基礎設施或復雜區塊鏈網路中，需要細致的配置、定期的更新和持續的監控。這要求專業工具和深入的技術知識，消耗寶貴的時間。

兼容性分片

智能合約通常是爲特定的虛擬機開發的。爲以太坊編寫的代碼在像索拉納這樣的與EVM不兼容的區塊鏈上運行時，需要重寫或大幅修改。希望擴展到多個生態系統的開發者面臨重復的努力。

最終反思

虛擬機是傳統計算和區塊鏈基礎設施中不可見但至關重要的支柱。它們爲資源的靈活性、安全性和效率提供了可能。理解它們的運作方式可以更清晰地了解推動DeFi工具、智能合約和去中心化應用的機制，這些機制正在改變當今的數字格局。

知識擴展

• 探索模塊化區塊鏈：未來的架構
• 比特幣二層：原網路的可擴展性
• 智能合約審計：確保代碼安全

免責聲明：此內容僅用於信息和教育目的，不提供任何形式的陳述或保證。不構成財務、法律或其他專業建議，也不推薦購買特定的產品或服務。在做出決策之前，請諮詢合格的專業顧問。提到的產品可能在您的司法管轄區內不可用。本文反映了外部貢獻者的觀點，並不一定代表Gate的立場。有關完整的細節，請參閱我們的服務條款和風險警告。投資的價值可能會顯著波動，您可能會失去資本。您對自己的投資決策負全部責任。