虚拟机 (VM)：它们如何构建数字世界

你是否曾经想过，如何在不拥有每台电脑的情况下运行多个不同的计算机？或者智能合约代码如何找到在整个以太坊网络中同时运行的方法？答案在于虚拟机——VM 本质上提供了让同一硬件设备同时运行多个不同系统的可能性。虽然这个概念看起来复杂，但实际上，虚拟机是我们开发的最优雅的工程解决方案之一。本文将介绍虚拟机到底是什么，以及为什么它们对云基础设施和区块链都如此重要。

虚拟机：从理论到实践

想象你的电脑是一座大型的家庭服务中心，而虚拟机是不同的房间。每个房间都可以有不同的内部装修风格（操作系统）、不同的家具（程序）和不同的人（用户）——都在同一片土地上，没有直接冲突。这就是虚拟机的本质。

虚拟机实际上是一种模拟真实计算机的程序。在虚拟机中，你可以安装Windows、Linux或任何其他操作系统，打开文件、运行程序并连接互联网。但关键是——所有这些都在你的主机电脑上运行。你的真实系统在后台运作，提供内存、处理能力和存储空间——就像一个安全的地下室，里面住着其他家庭成员。

虚拟机的工作原理：超虚拟机的秘密

一切都始于一个特殊的程序，称为超虚拟机（hypervisor）。超虚拟机就像虚拟机的控制中心。它管理你的电脑硬件：处理能力（CPU）、内存（RAM）和存储——然后将它们划分给多个虚拟机，让它们可以同时运行。

主要有两种类型的超虚拟机，各自有不同的用途：

第一类超虚拟机直接安装在硬件上，绕过操作系统。它们速度快、效率高，常用于数据中心以及AWS、Azure和Google Cloud平台。在这里，速度和可靠性是首要考虑。

第二类超虚拟机运行在普通操作系统内，作为普通程序运行。它们非常适合个人用户，想要测试新操作系统或在笔记本电脑上试验未知程序。虽然它们稍慢一些，但安装更简单。

为什么虚拟机对区块链和云服务不可或缺

虚拟机的应用已广泛渗透到以下几个核心领域：

安全测试。 使用虚拟机，你可以测试任何内容——从新版Windows到不可信的文件——而不用担心破坏主系统。如果出现问题，只需删除虚拟机，重新创建即可。

运行旧软件。 有些人希望继续使用Windows XP时代的程序。与其购买老旧电脑，不如创建一个虚拟机，模拟那个环境。

开发者多平台测试。 想知道你的代码在Windows、Mac和Linux上表现如何？虚拟机可以在一台电脑上实现，大大加快开发流程。

云计算。 所有云行业——AWS、Azure、Google Cloud——都建立在虚拟机之上。当你租用“云服务器”时，实际上是在远程数据中心中启动一个虚拟机，作为网站、程序或数据库的主机。

智能合约引擎：EVM 和其他区块链虚拟机

区块链虚拟机的工作方式不同于传统虚拟机。它们不是沙箱隔离，而是去中心化的执行引擎，管理智能合约和去中心化应用（DApp）。

**以太坊虚拟机（EVM）**是最典型的例子。EVM 读取并执行用 Solidity、Vyper 和 Yul 编写的智能合约代码。每当你在以太坊上进行操作时，EVM 确保网络中的所有节点都一致地得到相同的结果。这是去中心化的核心。

不同的区块链采用不同的虚拟机策略：

• NEAR 和 Cosmos 使用基于 WebAssembly（WASM）的虚拟机。这种方式灵活，允许开发者用多种编程语言编写智能合约。

• Sui 使用专门为 Move 语言设计的 Move VM。Move 旨在安全高效地操作资源，Sui 的 Move VM 也因此非常安全。

• Solana 不采用传统的 EVM，而是使用定制的执行环境，称为 Solana VM（SVM）。SVM 优化了并行处理能力，能处理大量交易——因此，Solana 每秒可以处理数千笔交易。

从用户角度看虚拟机

当你使用 DApp 或 DeFi 平台时，虚拟机在后台默默运行：

• 在 Uniswap 进行兑换操作时，你的交易由运行在 EVM 内的智能合约控制。

• 创建 NFT 时，虚拟机追踪每个NFT的所有权。你购买或转让时，虚拟机会更新账本，确保所有权信息绝对准确。

• 使用 Layer 2 解决方案，比如 zkEVM，则由专门的虚拟机执行智能合约，结合零知识证明（ZKP）技术，兼顾安全和速度。

虚拟机的局限性：你需要知道的

虚拟机虽然非常有用，但也不是完美的：

性能成本。 虚拟机在硬件和代码之间增加了一层中介，有时会导致比直接在物理机上运行的代码更慢。

复杂性和维护。 管理虚拟机，尤其是在云基础设施或区块链中，并非易事。需要不断更新、安全补丁和专业知识。

系统兼容性。 用 EVM 编写的智能合约在 Solana 或其他不兼容的区块链上不能直接运行。你可能需要重写或调整代码，耗费时间和资源。

结语

虚拟机（VM）是现代数字世界中看不见但不可或缺的基础。从个人电脑到全球云系统，再到去中心化区块链基础设施，虚拟机提供了弹性、安全和多用户共享的可能性。即使你不是技术专家，理解虚拟机背后的原理，也能帮助你更好地管理数字资产，在数字经济中占据优势。