虚拟机与物理机性能对比，虚拟机和物理机的区别

***：虚拟机和物理机存在多方面区别并在性能上有所不同。物理机是真实的计算机硬件系统，而虚拟机是通过软件模拟出来的计算机系统。在性能方面，物理机可直接使用硬件资源，性能强大且稳定，能更好处理高负载任务。虚拟机依赖物理机资源，资源受分配限制，不过在资源分配灵活度上占优，便于快速部署、迁移，适用于多种测试和开发场景。

《虚拟机与物理机：深入剖析性能差异》

一、硬件资源独立性

1、物理机

- 物理机直接依赖于实际的硬件设备，它独占硬件资源，例如处理器、内存、硬盘和网络接口等，这意味着如果一台物理机配备了8GB的内存，那么这8GB内存完全由这台物理机使用，不会被其他设备共享（在没有特殊虚拟化技术干预的情况下）。

- 物理机的硬件配置是固定的，升级硬件往往需要进行物理设备的更换或添加，要增加物理机的硬盘容量，可能需要打开机箱，安装新的硬盘驱动器，这个过程相对复杂，并且可能需要停机操作。

2、虚拟机

- 虚拟机运行在物理机之上，通过虚拟机管理程序（Hypervisor）来共享物理机的硬件资源，多个虚拟机可以同时运行在一台物理机上，每个虚拟机都认为自己独占了一定的硬件资源，但实际上是由Hypervisor进行资源的分配和调度，在一台拥有32GB内存的物理机上，可以创建多个虚拟机，每个虚拟机被分配2GB、4GB等不同大小的内存份额。

- 虚拟机的硬件资源调整相对灵活，在虚拟机运行过程中，可以根据需要动态调整资源分配，可以在不关闭虚拟机操作系统的情况下，增加虚拟机的CPU核心数或者内存容量，这对于应对业务负载变化非常方便。

二、性能表现

1、计算性能

物理机：物理机在计算性能上具有直接的优势，尤其是在处理高负载、对计算资源要求极高的任务时，由于它直接使用物理硬件，不存在中间的虚拟化层开销，所以在进行大规模数据处理、复杂的科学计算等任务时，能够充分发挥硬件的性能潜力，在进行3D建模渲染时，物理机的处理器可以直接与图形卡交互，数据传输路径最短，能够快速处理复杂的图形计算。

虚拟机：虚拟机的计算性能会受到一定程度的影响，因为虚拟机管理程序需要对虚拟机的计算请求进行调度和管理，这会带来一定的开销，在进行高计算强度的任务时，这种开销可能导致虚拟机的计算速度比物理机稍慢，随着虚拟化技术的不断发展，这种性能损耗在逐渐减小，现代的一些虚拟机管理程序采用了硬件辅助虚拟化技术，能够有效降低计算请求调度的开销。

2、内存性能

物理机：物理机的内存访问是直接针对物理内存模块的，它的内存带宽和延迟是由硬件本身的特性决定的，在内存密集型应用中，如大型数据库的运行，物理机可以根据操作系统的内存管理机制高效地利用内存，数据库服务器在物理机上运行时，可以直接利用物理内存的高速缓存机制来提高数据的读写速度。

虚拟机：虚拟机的内存是从物理机的内存中分配而来的，虚拟机管理程序需要对虚拟机的内存请求进行转换和管理，这可能导致在内存访问时产生额外的延迟，当虚拟机中的应用程序请求内存时，虚拟机管理程序需要将这个请求转换为对物理机内存的操作，这个转换过程会消耗一定的时间，不过，一些高级的虚拟机管理程序也采用了内存优化技术，如内存页共享等，来提高虚拟机的内存使用效率。

3、存储性能

物理机：物理机直接连接存储设备，如硬盘、固态硬盘等，对于本地存储，物理机可以直接控制存储设备的读写操作，在使用高性能的固态硬盘作为存储设备时，物理机能够实现非常高的存储读写速度，在运行对磁盘读写速度要求极高的视频编辑软件时，物理机可以充分利用本地固态硬盘的高速读写特性，快速读取和写入视频素材。

虚拟机：虚拟机的存储可以有多种方式，如虚拟磁盘文件存储在物理机的本地硬盘上，或者连接到共享存储设备，虚拟机的存储性能会受到虚拟机管理程序和存储设备类型的双重影响，如果虚拟机使用虚拟磁盘文件存储在物理机本地硬盘上，虚拟机管理程序需要处理虚拟机对虚拟磁盘文件的读写请求，这会增加一定的开销，而如果使用共享存储设备，还需要考虑网络传输等因素对存储性能的影响。

三、安全性

1、物理机

- 物理机的安全性在一定程度上取决于物理环境的安全，需要防止物理设备被盗、防止未经授权的人员接触物理机的硬件设备等，在操作系统层面，物理机只需要保护自身的操作系统安全，防止病毒、恶意软件入侵等，由于物理机独占硬件资源，恶意软件在物理机上的传播相对局限于这一台设备（除非存在网络攻击等情况）。

- 物理机的安全漏洞如果被利用，可能会直接影响到硬件层面的操作，如果物理机的BIOS被恶意修改，可能会导致硬件启动异常、系统不稳定等问题。

2、虚拟机

- 虚拟机面临的安全挑战更为复杂，由于多个虚拟机共享物理机的硬件资源，一个虚拟机的安全漏洞可能会被利用来影响其他虚拟机或者物理机，如果一个虚拟机被黑客入侵，黑客可能通过虚拟机管理程序的漏洞尝试访问其他虚拟机的资源或者干扰物理机的正常运行。

- 虚拟机的隔离性是其安全的关键，虚拟机管理程序需要确保不同虚拟机之间的资源隔离，防止虚拟机之间的数据泄露和恶意干扰，虚拟机的操作系统安全也同样重要，需要防止病毒、恶意软件在虚拟机内部的传播。

四、可移植性和灵活性

1、物理机

- 物理机的可移植性较差，如果要将物理机上的应用和数据迁移到其他设备上，往往需要进行复杂的备份、还原操作，并且可能会受到硬件兼容性的限制，将一台在特定服务器硬件上运行的业务系统迁移到不同型号的服务器上，可能会遇到驱动程序不兼容、硬件架构差异等问题。

- 物理机的灵活性相对较低，在部署新的应用或者进行系统升级时，需要考虑物理机的硬件资源是否足够，并且可能需要对硬件进行预配置，要在物理机上部署一个新的企业级应用，需要提前评估物理机的处理器性能、内存容量等硬件参数是否满足应用的要求。

2、虚拟机

- 虚拟机具有较好的可移植性，虚拟机可以以文件的形式存在，通过复制虚拟机文件就可以在不同的物理机或者虚拟机环境中进行迁移，可以将一个在本地数据中心的虚拟机迁移到云端的虚拟机环境中，只要目标环境满足虚拟机的资源需求和操作系统兼容性要求即可。

- 虚拟机的灵活性很高，可以快速创建、删除和克隆虚拟机，在企业环境中，这对于快速部署测试环境、开发环境等非常方便，开发团队可以根据项目需求快速创建多个具有不同配置的虚拟机作为开发环境，项目结束后可以轻松删除这些虚拟机以释放资源。