虛擬機 (VM)：它們如何形成數字世界

你是否曾經想過，如何在不擁有每台電腦的情況下，同時運行多個不同的電腦？或者智能合約的代碼如何找到在整個以太坊網絡中同步運作的方法？答案藏在虛擬機（VM）中——VM本質上提供了一個讓同一硬體設備能同時運行多個不同系統的能力。雖然這個概念看起來可能很複雜，但實際上，VM是我們所開發的最優雅的工程解決方案之一。在本文中，了解什麼是真正的VM，以及為何它對雲端基礎設施和區塊鏈都如此重要。

VM：從理論到實踐

想像你的電腦是一個大型的家庭服務中心，而虛擬機則是不同的房間。每個房間都可以有不同的內部裝潢（作業系統）、不同的家具（程式）以及不同的人（用戶）——都在同一個土地上，沒有直接的衝突。這就是VM的本質。

VM實際上是一個模擬真實電腦的程式。在裡面，你可以安裝Windows、Linux或任何其他作業系統，打開檔案、運行程式、連接網路。但重點是——這一切都在你的主機電腦上進行。你的實體系統在背景中運作，提供記憶體、處理能力和存儲空間——就像一個安全的地下室，裡面住著其他家庭成員。

VM的運作方式：超級管理者的秘密

一切都始於一個特殊的程式，稱為超級管理者（hypervisor）。超級管理者就像是VM的控制中心。它負責管理你的電腦硬體：處理器（CPU）、記憶體（RAM）和存儲空間，然後將它們分配給多個同時運行的VM。

主要有兩種類型的超級管理者，各有其用途：

第一類超級管理者直接安裝在硬體上，繞過作業系統。它們速度快、效率高，常用於資料中心以及AWS、Azure和Google Cloud平台。這類超級管理者的首要任務是速度與可靠性。

第二類超級管理者則在普通作業系統內作為普通程式運行。它們適合個人用戶，想測試新作業系統或在筆記本電腦上試用不熟悉的程式。雖然速度較慢，但安裝較為簡單。

為何VM對區塊鏈和雲端服務不可或缺

VM的應用已經滲透到以下主要領域：

安全測試。 使用VM，你可以測試任何東西——從新版Windows到不可靠的下載檔案——而不用擔心損壞主系統。如果出現問題，只需刪除該VM，重新建立即可。

運行舊軟體。 有些人希望繼續使用Windows XP的程式（他們可能在2005年就安裝了）。不用買舊電腦，只需建立一個模擬該環境的VM。

多平台開發測試。 想知道你的程式在Windows、Mac和Linux上運作如何？VM可以在一台電腦上同時模擬多個平台，大大加快開發流程。

雲端運算。 整個雲端產業——AWS、Azure、Google Cloud——都建立在VM之上。租用“雲端伺服器”實際上就是在遠端資料中心啟動一個獨立的VM，用於網站、應用或資料庫的運行。

智能合約引擎：EVM與其他區塊鏈VM

區塊鏈的虛擬機運作方式與傳統VM不同。它們不是在沙盒中隔離，而是作為去中心化的引擎，管理智能合約和去中心化應用（DApp）。

**以太坊虛擬機（EVM）**是最典型的例子。EVM讀取並執行用Solidity、Vyper或Yul語言撰寫的智能合約。每次在以太坊上進行交易，EVM都確保所有節點都一致地得到相同的結果。這是去中心化的核心。

不同的區塊鏈有不同的VM策略：

• NEAR和Cosmos使用基於WebAssembly（WASM）的VM。這種方式靈活，開發者可以用多種語言撰寫智能合約。

• Sui採用Move VM，專為Move語言設計。Move專注於資源管理，Sui的Move VM因此非常安全且高效。

• Solana則不使用傳統的EVM，而是採用專屬的執行環境，稱為Solana VM（SVM）。SVM優化了並行處理能力，能處理大量交易——因此Solana每秒能處理數千筆交易。

從用戶角度看VM

當你使用DApp或DeFi平台時，VM在背後默默運作：

• 在Uniswap進行交易時，交易由運行在EVM內的智能合約控制。

• 創建NFT時，VM追蹤每個NFT的所有權。當你購買或轉移NFT，VM會更新記錄，確保所有權資訊準確無誤。

• 使用Layer 2方案，如zkEVM，則由專門的VM執行，並用零知證明（ZKP）來驗證交易，兼顧安全與速度。

VM的限制：你需要知道的

雖然VM非常有用，但也不是完美的：

性能成本。 VM在硬體與程式碼之間增加了一層，可能會降低速度，尤其是與直接在硬體上運行的程式相比。

複雜性與維護。 管理VM，特別是在雲端或區塊鏈中，並非易事。需要持續更新、安全修補和專業知識。

**系統兼容性。**用EVM撰寫的智能合約不一定能在Solana或其他不兼容的區塊鏈上直接運行。可能需要重寫或調整，耗時且費力。

結語

虛擬機（VM）是看不見但不可或缺的基礎，支撐著現代數字世界的運作。從個人電腦到全球雲端系統，再到去中心化的區塊鏈基礎設施，VM提供了彈性、安全性和多用戶同時運作的可能性。即使你不是技術專家，理解在VM中運行的DApp和智能合約，也能幫助你更好地掌握數字經濟中的資產管理。