虚拟机并不是一个特别新的概念，早在上个世纪七十年代，IBM研究中心就在实验室里为其一台主机建了个镜像，算是虚拟机的鼻祖了吧。如今，大大小小或商业或开源免费的虚拟机软件加起来有二十几种之多【1】。虚拟机也是当今云计算的基础工具之一。

       对普通用户来说，虚拟机的存在是有历史原因的。长期以来，个人计算机的操作系统为两大阵营主导，即微软开发的Windows系统和各种UNIX兼容系统。年轻的一代可能不太熟悉UNIX，但提起Linux、苹果公司的MacOS以及智能手机上普遍安装的Android则应该不会陌生，其实这三种操作系统都由UNIX派生演化而来。Windows和UNIX当今的代表——Linux相比各有优缺点，有人做过详细的比较【2】，这里就不再累述。历史造成的现状是科学界（至少天文领域）的很多专业软件都在Linux或MacOS下运行，而绝大多数商业、办公软件都在Windows下面运行。如果想同时使用Windows和Linux（或其它类型的UNIX系统），那么眼下最好的解决方案或许就是使用虚拟机。

       使用虚拟机之前要想清楚把哪种操作系统设置为主操作系统（也称为宿主操作系统），哪种作为客操作系统？我本人对Windows和Linux都有比较长久的使用经历。目前则使用苹果生产的Macbook Pro笔记本，所以理所当然把MacOS当作主操作系统。通过虚拟机，在笔记本上又安装了Win7和Linux (Debian)操作系统。这样的组合是令人满意的。MacOS继承了UNIX的安全、稳定等优点，又增加了苹果公司专门设计的友好的图形用户界面，和之前的很多UNIX系统一样，符合科研人员的胃口。用虚拟机安装了Win7之后，一些非Windows下不能完成的工作，例如基金申请书的撰写、网络银行的操作等等，在MacOS下也能轻松应对了。对于之前一直使用Windows，刚刚接触科研，准备学习Linux的年轻人来说，建议还是把Windows当作主操作系统，在虚拟机上安装Linux用以体验、学习。等对Linux系统比较熟悉之后，再根据工作的需要决定是否更改主操作系统。

       虚拟机中几乎所有的硬件设备、接口，包括硬盘、光驱、声卡、显卡、显示器、USB口等等，都是虚拟化的。一旦安装好一台虚拟机，意味着它独立于特定的硬件设备和操作系统，可以方便地进行迁移和备份。例如，在Mac OS下用虚拟机软件VirtualBox安装了一个Win7系统后，可以把该系统提取出来，记录成标准的OVF格式文件，然后拷贝到另一台安装了Linux操作系统的机器中，该机器使用的是另一种虚拟机软件——VMWare。把OVF文件导入VMWare，一个一模一样的Win7系统就被克隆好了，整个过程可能不会超过10分钟。

       我们曾经在工作中遇到一个棘手问题，后来通过虚拟机得到了很好的解决。那是2009年，我参加一个中德合作项目，准备把德国科隆大学放在瑞士阿尔卑斯山上的一架口径为3米的亚毫米波望远镜搬迁到西藏的羊八井，那里的海拔更高，观测条件更好。望远镜本身已经有十多年的历史，一些控制程序运行在很“古老”的DOS操作系统下面。软件本身不会老化，但是计算机硬件会。东挪西凑、修修补补用了十多年后，望远镜控制电脑的硬盘开始永久罢工。当时市场能买到的硬盘因为接口关系根本装不上去，买类似的旧电脑更是不太可能。怎么办？用虚拟机搞定。安装一个带DOS操作系统的虚拟机，再跑原来的软件，一点问题都没有。而且，原来控制望远镜转动的是一台电脑，控制接受机运行的又是另外一台电脑，现在简单了，一台电脑就能搞定，因为一台目前主流的计算机可以毫不费力的运行多个虚拟机。

      目前，我们课题组正在开发一个天文学家专用的Linux版本——AIRE（Astrophysical Integrated Research Environment）-Linux【3】。AIRE-Linux将以虚拟机的形式发布给用户，相当于给用户提供一个专业的工作环境。天文领域的数据分析软件数目庞大，每个软件有着特定的用户群，因此，把所有软件打包放进虚拟机，然后发布一个巨大无比的文件是不太现实的，用户也不欢迎这样的产品。我们发布的是一个虚拟的裸机，文件总共也就800M大，上面配备了基本操作系统和图形化界面。用户下载安装虚拟裸机后，可以再根据自己的需要，通过网络把相应的天文软件包导入进来。

      如果将来AIRE-Linux的用户群很大，并且大家愿意共享计算、存储资源，那么这些数目巨大的虚拟机机群本身就能组合成为一台超级计算机，可以像SETI@home【4】那样在科学探索中做一些有意义的事情。

       回顾历史，虚拟机是计算机发展的自然产物。早期，人们开发操作系统，重视的是功能，不会也无法全面考虑相关的标准。在没有标准的情况下，不同的人就会有不同的想法去设计操作系统，差异化的操作系统便自然而然产生了。随着时间的推进，这种差异带给人们的麻烦越来越多，但想要推倒重来是不可能的。虚拟机的出现像是个无可奈何的妥协产品，它像胶水，把不同的操作系统粘在一起，先凑合着用。

       展望未来，虚拟机会消失吗？或许会！计算机的发展总是用标准的开放的产品替代混乱的封闭的产品。将来有可能推出一个关于操作系统的标准，彻底打破不同系统之间的壁垒，写好一个软件，便可以随处运行，到那时虚拟机也就没有存在的必要了。或许又不会！彻底、完整的标准化操作系统可能永远只是个梦想，多样化才是这个世界的本质。若是这样，虚拟机将继续扮演它的角色，为我们服务下去。

参考文献：

【1】各种虚拟机比较

【2】Linux vs. Windows

【3】AIRE - Linux

【4】SETI@Home