玩轉虛擬機，十分鐘學會一臺電腦安裝3個操作系統
本文目錄
一、什么是虛擬機
1.普通虛擬機
2.Java虛擬機
二、虛擬機的作用
三、虛擬機的安裝需求
四、常用的虛擬機軟件
1.VMware虛擬機
2.VirtualBox虛擬機
五、在虛擬機中是如何安裝操作系統的
1.使用安裝光盤安裝
2.使用光盤鏡像文件安裝
虛擬機
虛擬機通常是指通過軟件模擬的具有完整硬件功能的電腦系統，并且運行在一個完全隔離的環境中。通過虛擬機軟件可在一臺物理電腦上模擬出一臺或多臺虛擬的電腦，用于安裝操作系統、安裝應用軟件、訪問網絡資源和存儲文件等。
在虛擬機中運行的操作系統和程序，就像是在真實電腦中運行一樣，但不會影響外部的真實主機。即使虛擬機中的系統或程序出現故障，所影響的也只是虛擬機上的操作系統。
虛擬機是一個抽象的計算機，和實際的計算機一樣，具有一個指令集，并使用不同的存儲區域。虛擬機分為普通虛擬機和Java虛擬機。
1.普通虛擬機
普通虛擬機也就是用戶平時所見的虛擬機，它是通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。通過虛擬機軟件，用戶可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作，例如可以安裝操作系統、安裝應用程序和訪問網絡資源等。對于用戶而言，虛擬機只是運行在物理計算機上的一個應用程序，但是對于在虛擬機中運行的應用程序而言，它就像是在真正的計算機中進行工作一樣。因此，當用戶在虛擬機中進行軟件評測時，系統可能也會出現崩潰，但是，崩潰的只是虛擬機上的操作系統，而不是物理計算機上的操作系統，并且，使用虛擬機的Undo（恢復）功能，可以馬上恢復虛擬機到安裝軟件之前的狀態。
目前流行的虛擬機軟件有VMware軟件和VirtualBox軟件，它們都能在Windows系統上虛擬出多個計算機，用于安裝Linux、OS/2和macOS等其他操作系統。
2.Java虛擬機
Java虛擬機是一個想象中的機器，在實際的計算機上通過軟件模擬來實現。Java虛擬機有自己想象中的硬件，如處理器、堆棧和寄存器等，還具有相應的指令系統。
Java語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性，而使用Java虛擬機是實現這一特點的關鍵。一般的高級語言如果要在不同的平臺上運行，至少需要編譯成不同的目標代碼，而引入Java語言虛擬機后，Java語言在不同平臺上運行時不需要重新編譯。Java語言使用模式Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼，就可以在多種平臺上不加修改地運行。Java虛擬機在執行字節碼時，把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令并執行。
有些用戶認為虛擬機只是模擬計算機，最多也只能完成和計算機一樣的操作，而且虛擬機對計算機配置有一定的要求，普通的計算機根本無法運行虛擬機，因此這些用戶會認為虛擬機根本沒太大的實際意義。其實，虛擬機最大的作用就是虛擬，而且虛擬機一旦損壞了也不會影響計算機上的數據。
虛擬機的作用可歸納為以下幾點：
（1）演示環境，可以安裝各種演示環境，便于做各種例子。
（2）保證主機的快速運行，減少不必要的垃圾安裝程序，偶爾使用的程序，或者測試用的程序可在虛擬機上運行。
（3）避免每次重新安裝銀行卡等常用工具，不經常使用，而且要求保密性較好的，可單獨在一個環境下運行。
（4）想測試一下不熟悉的應用程序，可在虛擬機中隨便安裝和徹底刪除。
（5）體驗不同版本的操作系統，如Linux系統、Mac系統等。
（6）虛擬機與主機和其他虛擬機完全隔離，如果一個虛擬機崩潰，而其他虛擬機不會受到影響。
（7）虛擬機之間不會泄露數據，而且應用程序只能通過配置的網絡連接從而進行通信。
雖然虛擬機實現了在一臺電腦上同時運行多個操作系統的愿望，但由于每個虛擬操作系統都要占用物理資源，因此對物理主機的硬件提出了比較高的要求。下面介紹虛擬機的安裝需求。
1.電腦硬件配置
目前大多數電腦的CPU都在酷睿i3以上，硬盤空間也很大，一般至少有300GB，這完全能夠滿足虛擬機對電腦硬件的要求。但虛擬機對物理電腦的內存要求很高，內存的大小等于本機系統加上虛擬機操作系統需求的總和。
2.對操作系統的要求
用戶安裝的虛擬機不同，對虛擬機上安裝的操作系統要求也不同。Vmware既可以運行Windows操作系統，也可以運行Linux操作系統，但它運行的Windows操作系統的版本必須要在Windows NT以上。VirtualBox 跨平臺支持 Windows、Mac、Linux 作為宿主機器,操作系統的兼容性較好，市面上大多數的操作系統都可以運行，因此用戶應該根據要安裝的虛擬操作系統選擇要安裝的虛擬機軟件。
目前流行的虛擬機軟件主要有VMware和VirtualBox，它們都適用于在Windows系統上虛擬出多臺電腦，安裝Windows或其他操作系統（例如macOS、Linux、Android等）。
1.VMware虛擬機
VMware虛擬機
VMware（中文名稱為“威睿”）是一款功能強大的桌面虛擬計算機軟件，提供用戶可在單一的桌面上同時運行不同的操作系統，它使用戶可在一臺電腦上同時運行兩個或更多Windows、DOS和Linux等操作系統，號稱PC上最強大的虛擬機軟件。
VMware允許操作系統和應用程序在一臺虛擬機內部運行。虛擬機是獨立運行主機操作系統的離散環境。在 VMware中，你可以在一個窗口中加載一臺虛擬機，它可以運行自己的操作系統和應用程序。你可以在運行于桌面上的多臺虛擬機之間切換，通過一個網絡共享虛擬機，掛起和恢復虛擬機以及退出虛擬機，這一切不會影響你的主機操作和任何操作系統或者其它正在運行的應用程序。
與“多啟動”系統相比，VMware虛擬機采用了完全不同的概念，多啟動系統在一個時刻只能運行一個系統，在系統切換時需要重新啟動計算機，而VMware虛擬機是真正在主系統的平臺上“同時”運行多個操作系統，就像標準Windows應用程序那樣切換，而且用戶可以對每個操作系統進行虛擬的分區、配置而不影響真實硬盤的數據，甚至可以通過網卡將幾臺虛擬機連接為一個局域網，極其方便。VMware虛擬機上安裝的操作系統在性能上比直接安裝在硬盤上的系統低不了多少，因此，比較適合學習和測試。
VMware虛擬機主要有以下功能：
（1）不需要分區或重新開機就能在同一臺PC上使用兩種以上的操作系統。
（2）完全隔離并且保護不同OS的操作環境以及所有安裝在OS上面的應用軟件。
（3）不同的OS之間還能互動操作，包括網絡、周邊、文件分享以及復制粘貼等功能。
（4）有復原（Undo）功能。
（5）能夠設定并且隨時修改操作系統的操作環境，如內存、磁盤空間和周邊設備等。
2.VirtualBox虛擬機
VirtualBox虛擬機
一款功能強大的虛擬機軟件，它不僅具有豐富的特色，而且性能也很優異，更可喜的是，VirtualBox是開源免費跨平臺的虛擬機軟件，支持簡體中文界面。
VirtualBox 有四大特點：免費、開源、輕量高效、多國語言 (含中文)，任何人都可以借助它輕松在一臺電腦上同時運行多個不同的操作系統！如在 macOS 上虛擬運行 Win10，在 Win7 上安裝 CentOS，在 Win10 上虛擬運行 Ubuntu、XP 等等，完全可以滿足大家工作、學習、開發甚至是玩游戲等需求。
VirtualBox號稱是最強的免費虛擬機軟件，可跨平臺運行在 Win、Mac、Linux 系統上。加上該虛擬機功能強大且性能出色，可以流暢虛擬運行各大主流操作系統，如微軟全系列 (包括 Windows 10) / Linux 各種發行版 (Ubuntu / CentOS / Deepin ) 甚至是 Android 等，能應對各種場景需求。因此它一直是無數用戶首選的虛擬機軟件。
VirtualBox的主要特點：
- 支持64位客戶端操作系統，即使主機使用32位CPU
- 支持SATA硬盤NCQ技術
- 虛擬硬盤快照
- 無縫視窗模式 (須安裝客戶端驅動）
- 能夠在主機端與客戶端共享剪貼簿 (須安裝客戶端驅動）
- 在主機端與客戶端間建立分享文件夾 (須安裝客戶端驅動）
- 內建遠端桌面服務器
- 支持VMware VMDK磁盤檔及Virtual PC VHD磁盤檔格式
- 3D虛擬化技術支持OpenGL（2.1版后支持）、Direct3D（3.0版后支持）、WDDM(4.1版后支持)
- 最多虛擬32顆CPU（3.0版后支持）
- 支持VT-x與AMD-V硬件虛擬化技術
- iSCSI支持
- USB與USB2.0支持
安裝了虛擬機軟件之后，要先新建虛擬機（也就是模擬出一臺虛擬的電腦系統），才能安裝操作系統。由于新建的虛擬機為裸機，所以均采用全新安裝的方式為其安裝操作系統，這就涉及系統安裝文件的使用問題。在虛擬機中主要通過如下兩種方式讀取和運行操作系統安裝文件：使用操作系統的安裝光盤安裝，或者使用光盤鏡像文件安裝。
1.使用安裝光盤安裝
在虛擬機軟件模擬出的電腦系統中可以連接主機的物理光驅，讀取并運行操作系統安裝光盤安裝操作系統，其操作流程如下：新建虛擬機→在虛擬機中啟用物理光驅→設置虛擬機從光驅啟動→在虛擬機中運行安裝光盤→安裝操作系統。
●新建虛擬機：運行虛擬機軟件，根據需要新建一個虛擬機。
●在虛擬機中啟用物理光驅：配置虛擬機的硬件參數，將其光驅（CD-ROM）設置為使用物理驅動器。
●設置虛擬機從光驅啟動：在虛擬機軟件中啟動所創建的虛擬機，并按提示的熱鍵進入其BIOS設置，將其第一啟動設備設置為光驅（CD-ROM）。如果沒有BIOS設置則跳過此步驟。
●在虛擬機中運行安裝光盤：確保已經開啟了虛擬機與物理光驅的電源連接，將操作系統安裝光盤插入光驅，在軟件中重啟虛擬機。
●安裝操作系統：在安裝光盤的引導下啟動虛擬機后，就可在虛擬機中全新安裝操作系統了。
2.使用光盤鏡像文件安裝
在虛擬機軟件中還可使用操作系統的光盤鏡像文件安裝虛擬機的操作系統。無須使用主機的物理光驅和安裝光盤，光盤鏡像文件在虛擬機內的讀取和運行效果與真實的光盤相同。
光盤鏡像文件又叫做光盤映像文件，鏡像文件其實就是一個獨立的文件，和其他文件不同，它是由多個文件通過刻錄軟件或者鏡像文件制作工具制作而成的單一文件，可用于刻錄光盤或虛擬光驅。標準光盤鏡像文件的擴展名為“.iso”，被叫做ISO文件，例如Windows 7操作系統的光盤鏡像文件就為ISO格式。用戶可到微軟官方網站下載所需的操作系統鏡像文件，或者通過鏡像文件制作軟件制作為鏡像文件。
小提示：制作鏡像文件的軟件有WinISO、UltraISO、PowerISO、AnyToISO等，將要刻錄的內容制作成光盤鏡像后再刻錄可以大大降低刻壞幾率。
在虛擬機中使用光盤鏡像文件安裝操作系統的流程如下：新建虛擬機→在虛擬機中啟用光盤鏡像→設置虛擬機從光驅啟動（光盤鏡像）→在虛擬機中運行光盤鏡像→安裝操作系統。
●新建虛擬機：運行虛擬機軟件，根據需要新建一個虛擬機。
●在虛擬機中啟用光盤鏡像：配置虛擬機的硬件參數，將其光驅（CD-ROM）設置為使用光盤鏡像（ISO鏡像）。
●設置虛擬機從光驅啟動（光盤鏡像）：在軟件中啟動虛擬機并按提示的熱鍵進入其BIOS設置，將其第一啟動設備設置為光驅（CD-ROM）。如果沒有BIOS設置則跳過此步驟。
●在虛擬機中運行光盤鏡像：重啟虛擬機后，虛擬機軟件就會讀取光盤鏡像文件，模擬出與讀取真實安裝光盤一模一樣的效果。
●安裝操作系統：在虛擬機中開始全新安裝操作系統，與在真實主機中的操作相同。
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今年 4 月，蘋果修改了 iOS 平臺 App Store 應用的上架策略，允許游戲模擬器上架，自此任天堂游戲機模擬器 Delta、任天堂 3DS 模擬器 Folium 和 PlayStation 模擬器 Gamma 等多款陸續登陸 App Store。然而，當時的相關策略并不適用于“PC 模擬器”。
在 6 月份，知名 PC 模擬器 UTM 透露蘋果 App Store 拒絕了他們的 iOS 版應用上架請求，拒絕理由就是“PC 模擬器并不屬于游戲機模擬器分類”。
好消息是，到了 7 月中旬蘋果重新考慮其 App Store 上架政策，在經歷了一番波折后，UTM SE（UTM 慢速版）終于成功上架，成為了 App Store 中的首款 PC 模擬器——這不，已經有人用它在 iPad 上成功運行 Windows XP 了！
UTM SE 是什么？
先簡單了解一下 UTM SE。簡單來說，UTM 是一款知名的 PC 模擬器，專為運行懷舊軟件與經典游戲而生。
至于 UTM SE 和 UTM 的區別，主要在于 UTM SE 使用的是“線程解釋器”（threaded interpreter），而 UTM 使用的是 JIT 編譯器（Just-In-Time）。另外為了減小體積，UTM SE 僅包含 ARM、PPC（PowerPC）、RISC-V、X86 以及 X86_64 的架構模擬，但也支持圖形操作系統的 VGA 模式和純文本操作系統的終端模式。
需要明確的一點是，與 App Store 上的其他模擬器類似，UTM SE 本身并不自帶 Windows 系統，但會鏈接到 UTM 官網，以支持用戶運行一系列預構建的機器來模擬各種操作系統，包括但不限于：Windows XP/7/10/11、Mac OS 9.2.1、FreeDos、Debian 11 和 ArchLinux。
由于蘋果不允許相關應用使用 JIT 編譯器，因此只有 UTM SE 可以在 App Store 上架。目前，UTM SE 可在 App Store 的 iOS、iPadOS 和 VisionOS 上免費下載，需要 iOS / iPadOS 14 以上版本，同時支持簡體中文。
不過 UTM 開發商也補充道，本身 SE 版本就比 UTM 標準版慢了 60% 以上，加上 iPhone 和 iPad 運存和功耗限制，模擬 PC 的性能還會更差——盡管如此，還是有不少人想在 iPad 上運行 Windows XP，隨時隨地重溫 2000 年代初的經典時光。
如何正確打開 UTM SE？
與普通 App 不同，從 App Store 下載 UTM SE 并不意味著你可以在幾秒鐘內啟動 Windows 并開始使用 Windows XP。
當你打開 UTM SE 應用時，會發現它其實是一片空白。想要啟動并運行 Windows XP（或任何你想要的 Windows 版本），需要先下載并設置一個 Windows 虛擬機，UTM 官網提供了幾種預構建的 Windows 虛擬機可免費下載，用戶可按需選擇。
此外，根據你想要運行的操作系統，下載它的虛擬機和 ISO 副本。你可以選擇刻錄一份舊 Windows 安裝光盤，或者上網找到 ISO 文件。在這之后，你還需要一個 Windows XP 序列密鑰，因為在安裝過程中需要輸入。
以 Windows XP 為例，你需要在 iPad 上獲取 Windows XP ISO 并從 UTM 網站下載 Windows XP 虛擬機。以上的準備工作完成后，你就可以打開 UTM SE 應用開始安裝了：
1. 選擇“創建新虛擬機”，打開一個目錄來瀏覽 iPad 上的文件，選擇從 UTM 網站下載的 Windows XP 虛擬機。
2. 選擇剛剛創建的 Windows XP 虛擬機，點擊 CD/DVD，瀏覽 iPad 文件并選擇 Windows XP ISO，以此把 Windows XP ISO 插入虛擬機。
3. 運行 Windows XP 虛擬機。到了這一步，Windows XP 的安裝過程就應該開始了（注意：這可能需要等待一段時間）。
4. 按照屏幕提示進行操作，包括輸入Windows XP 序列號。應用內還有一個內置的屏幕鍵盤，你可以在需要輸入任何鍵盤命令時使用。
5. Windows XP 安裝完成后，你就可以在 iPad 上體驗 Windows XP 了！
在 iPad 上運行 Windows XP 的體驗：“這就是我一直想要的”
Windows XP 在 iPad 的運行效果到底如何？外媒 The Verge 記者 Wes Davis 在他的 M1 iPad Pro 上用 UTM SE 安裝了 Windows XP，體驗過后他的評價是：“這就是我一直想要的。”
據 Wes Davis 介紹，他的 iPad 共花了兩個半小時才完成安裝。但一進入 Windows XP 桌面，就仿佛回到了 2001 年：經典的開機音樂、經典的桌面壁紙，而這一切都運行在 iPad 上的虛擬機中。
一切加載完畢后，系統的運行速度很慢，打開開始菜單和新窗口都要等幾秒，不過整體還不算慢得離譜。另外就是游戲，Windows XP 預裝了許多經典游戲，如彈球、紙牌和掃雷。另一位用戶 Craig Donaldson 反饋，這幾款游戲在 UTM SE 虛擬機中也都運行良好：
即使拋開性能和懷舊情結不談，Wes Davis 指出在 iPad 上運行 Windows XP 也凸顯了 iPadOS 在多任務處理方面還有很長的路要走：“盡管 iPadOS 18 在主屏幕定制方面有所改進，但在個性化方面仍遠遠落后于 Windows XP。例如我想讓標題欄變成粉紅色、其中文字變成綠色，或者每個按鈕、菜單或窗口都換成不同的字體，Windows XP 都能做到。”
就 Wes Davis 個人而言，蘋果允許 iPhone 和 iPad 使用模擬器給他的 iPad Pro 帶來了巨大改變：“我一直很喜歡 iPad，但很少主動想用；現在，我覺得我都要放不下它了。”
如上文所說，除了 iPad，UTM SE 還可以在 iOS 和 VisionOS 上使用，感興趣的用戶或許也可以在 iPhone 或蘋果 Vision Pro 上體驗一下。
雖然目前來看，不使用 JIT 編譯器的 UTM SE 無法帶來很好的系統性能，但既然蘋果已經允許此類應用上架 App Store，代表未來或許會迭代出更多更好的虛擬機軟件，屆時憑借 iPhone 和 iPad 本身強悍的處理器性能，相信之后的體驗只會越來越好、越來越流暢。
參考鏈接：
https://apps.apple.com/us/app/utm-se-retro-pc-emulator/id1564628856
https://www.pocket-lint.com/how-to-run-windows-xp-on-your-pad/
https://www.theverge.com/2024/7/22/24200536/windows-xp-ipad-pc-emulation-utm-se
關于 LINUX 的資料浩如煙海，學習 LINUX 的途徑也有很多，如何才能在比較短的時間里獲得一個比較大的提升呢？《LINUX 平臺高級調試與優化》將與各位 LINUX 愛好者共同探索這個問題的最佳答案。
本著生動有趣、理論與實踐密切結合的原則，本研習班獨辟蹊徑，使用調試之劍披荊斬棘，帶你闖蕩紛繁復雜的 LINUX 世界。本研習班由《軟件調試》、《軟件簡史》和《格蠹匯編》的作者張銀奎主講。