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如果要从原理上阐述 VT 的用处,需要涉及到 x86 架构的设计及其缺陷,说来话长啊。考虑到篇幅,只举几个例子。
举例1:
有了 VT 之后,如果 Guest OS 中需要执行 CPU 的特权指令,虚拟机软件可以利用 VT 原生支持(硬件层面搞定);如果没有 VT,碰到这种情况就只能靠软件模拟运行(靠软件模拟,效率差太多了)。
很多同学抱怨电脑跑 VM 太慢,其中一部分人的原因就是——CPU 不支持 VT。
举例2:
有了 VT 之后,你可以在“32位”的 Host OS 里面虚拟出“64位”的 Guest OS;若没有 VT 支持,就无法在“32位”上虚拟“64位”。
◇如何判断“VT 是否可用”?
首先,你应该去查一下自己的电脑是什么型号的,然后 Google 一下该型号的硬件配置,通常都可以在那些电脑行情网站(比如:太平洋电脑网、中关村在线)上找到该型号使用的 CPU 规格。在 CPU 规格中,通常就会提到这款 CPU 是否支持 VT。万一在 CPU 规格中没有提及是否支持 VT,你可以根据该 CPU 的详细型号,再到 Intel 或 AMD 的官网上查,肯定能查到相关说明。
假如你查到自己的 CPU 是支持 VT 的,还没完。你还得到操作系统里面检验一下,看 VT 在操作系统层面是否可见。
对于使用 Windows 的同学
Intel 和 AMD 各自都提供了专门的检测工具。不过还是推荐用微软提供的检测工具(Intel/AMD 通吃)。下载链接在“这里”。该工具是绿色的(免安装),在 Host OS 中运行它,就会提示你的系统是否支持 VT。
对于使用 Linux 的同学
请自行查看 Host OS 中的 /proc/cpuinfo 文件——对于 Intel 芯片,搜索 vmx 标志;对于 AMD 芯片,搜索 svm 标志。
所谓的“并行”(parallel),通俗而言就是:让 CPU 可以同时干多个事情。
CPU 的并行能力,主要通过三种技术来实现:多处理器(dual processor)、多核(dual core)、超线程(hyper threading)。
◇几种并行技术的性能对比
这三种 CPU 的并行技术,其优缺点对比(尤其是前两种),网上有不少口水战。客观地讲,在不同的使用场景,不同技术的表现也是不同滴。所以很难一概而论地说哪个技术更好。
在“多 VM 同时运行”的场景下,个人认为:
其它指标相同的情况下,“N个单核的CPU”优于“一个N核的CPU”
其它指标相同的情况下,“一个双核的单线程CPU”优于“一个单核的超线程CPU”(“超线程”通常指“双线程”)
◇购买时的考虑
如果你正打算采购一台电脑,并且计划在该电脑上跑多个 VM。从“性价比”的角度考虑,你应该挑选“单 CPU 多核”。
因为个人用的电脑,主板大都只支持【单个 CPU】;支持多 CPU 的电脑,价格要高出很多。所以在性价比考虑之下,只能退而求其次,选“单 CPU 多核”——这是比较划算的方案。
至于应该买“几核”的 CPU,建议是——在你的预算内,核心数多多益善。
◇配置时的考虑
主流的虚拟机软件(VMware 和 VirtualBox)都可以指定 Guest OS 使用的 CPU 数量。
对于 VirtualBox,它提供的界面上让你设置的是“虚拟 CPU 数”(对应的是“核心数”)。你设置的数量要【小于等于】你物理 CPU 的“总核心数”(即使是超线程的 core 也只算1个)。
对于 VMware,它提供的界面上可以让你设置“CPU 数”与“每 CPU 核心数”。此处的设置比 VirtualBox 复杂。大伙儿可以参考 VMware 官网的文档(链接在“这里”)。
通常情况下,你只需设置为跟你的物理 CPU 的情况一致,就可以了。但是有些特殊情况,需要提醒一下。
VMware 下的特殊情况:
微软提供的某些 Windows 版本,会存在 CPU 数的限定(这是微软的销售策略导致的)。比如 Windows Server 2003 Standard Edition 限定了最多只能用4个 CPU(指 processor,不是 core);比如 WinXP 最多支持2个 CPU(也是指 processor)。如果你分配给 Guest OS 的 CPU(processor) 超过了微软规定的上限,那超出的部分就浪费了。
★内存相关的优化
相比 CPU,内存方面没有太多讲究。
◇购买时的考虑
如果你正在考虑买电脑,并且你想跑多个 VM,在预算范围内尽量买内存大的,或者是买来之后自己加内存。
需要多大的内存,取决于你需要【同时运行】的 VM 数量,以及每个 VM 的用途。
如果你善于优化,即使不大的内存,也可以同时跑好几个 VM(本文后续章节会稍微聊一下 Guest OS 的优化)。
◇配置时的考虑
目前所有的虚拟机软件,都可以让你给每个 Guest OS 单独指定内存大小。
给 Guest OS 配置内存,要恰到好处。
如果配得太小,可能会导致 Guest OS 频繁使用虚拟内存,然后虚存频繁换页,就会导致频繁的磁盘 I/O,自然就拖慢【整台电脑】的性能。
如果配得太大,可能会导致留给 Host OS 的内存太小,然后 Host OS 频繁使用虚存,同样会出现频繁的内存换页和磁盘 I/O。【整台电脑】的性能同样会被拖慢。
◇32位 vs 64位
如果电脑的物理内存【小于】4GB,你的 Host OS 可以装“32位”也可以装“64位”。通常建议想玩 VM 的同学装“64位”。因为装了“64位”之后,万一今后想扩展物理内存,就不存在 4GB 的限制。
如果电脑的物理内存【超过】4GB,你当然要直接上【64位】的操作系统。虽然从理论上讲,“32位”也可以玩转超过 4GB 的物理内存。不过,这需要通过一些旁门左道的技术(比如:PAE/物理地址扩展)。个人不建议大伙儿(尤其是技术菜鸟)去折腾这种旁门左道。
Windows 是面向傻瓜用户的,而且 Windows 的应用范围很广(从商务办公到居家打游戏),所以它默认开启了很多系统服务。因为微软不确定这些服务是否会被用到,所以就把【可能用到】的服务,都设置为“自动”启动。
这样一来,确实方便了傻瓜用户,但是也导致默认的系统服务占用太多内存。所以你需要把那些你压根儿用不到的服务停掉(把启动方式修改为“手动”)。(至于哪些服务可以停掉,大伙儿如果感兴趣,再另外写一篇)
其实在刚才,已经提到了“虚拟内存”的话题。
“虚拟内存”简称“虚存”,洋文叫做“virtual memory”,维基百科的词条在“这里”。
经常听到有人抱怨系统太卡。当系统运行变慢的时候,你观察一下系统的内存使用,然后再看一下电脑的硬盘灯。如果系统的内存使用已经很高,并且硬盘灯长亮。这通常说明系统在进行频繁的“虚存交换/虚存换页”。这个过程需要进行频繁的磁盘读写,从而拖慢了整个系统。于是你就觉得系统很卡。
关于“虚存”,经验是:先把物理内存搞大,然后禁用虚存。由于物理内存足够,并且虚存被禁用,那么就不存在“虚存交换”,这可以降低很多的磁盘 I/O 过程。
套用到 VM 管理上——你必须给每个 Guest OS 配置足够大的内存,然后在 Guest OS 里面禁用“虚存”(具体如何禁用,你自己去 Google 一下)。
注意事项:
如果你要使用这个建议,要确保系统的内存是足够的。在禁用虚存的情况下,如果内存耗尽,可能会导致系统崩溃或者某个进程崩溃。
★杂项
在本文的最后,顺便列举一些杂七杂八的注意事项。
◇在 Guest OS 中安装虚拟化的相关驱动
虽然这条放在“杂项”,但是这条很重要。
当你安装好 Guest OS 的操作系统之后,首先记得在这个 Guest OS 里面安装虚拟机软件的驱动。对于 VMware 而言,这玩意儿叫做“VMware Tools”;对 VirtualBox 而言,这玩意儿叫做“Guest Additions”。
装好之后,除了改善很多 GUI 方面的体验(比如“鼠标的无缝融合”,比如“改进 Guest 的屏幕分辨率”),还可以改善其它的一些虚拟设备的性能。
◇3D 加速
如果你要运行一些涉及 3D 的应用(比如 3D 游戏),要记得去 Guest OS 的设置界面,勾选“3D 加速”这个选项(VirtualBox 和 VMware 都有此选项)。
◇禁止杀毒软件扫描虚拟磁盘文件
Guest OS 的虚拟磁盘文件,通常都很大很大(相当于把虚拟系统的所有硬盘内容放在一个文件中)。如果 Host OS 里面的杀毒软件尝试去扫描这些虚拟磁盘文件,由于文件太大,会导致扫描过程消耗非常多的磁盘 I/O,从而拖慢你整台电脑的性能。
所以,你必须对杀毒软件进行一些设置,禁止它去扫描那些存放 Guest OS 的目录。
缺点3
多数沙箱软件通常无法跨系统(比如前面提到的 Sandboxie 是运行在 Windows 上,所以它只能用来隔离 Windows 软件)。
如果你对跨平台的需求不明显,这个缺点基本可以忽略。
★方案5:使用“操作系统虚拟机”进行隔离
◇概述
所谓的“操作系统虚拟机”(为了打字省力,以下简称“VM”),就是用专门的软件在你现有的操作系统内部再虚拟出若干个操作系统。在这种情况下,你原有的操作系统称为“物理系统”或“Host OS”;那些虚拟出来的系统称为“虚拟系统”或“Guest OS”。
有了 VM 之后,你就可以创建出一个或多个 Guest OS,在那上面运行流氓软件。由于 Guest OS 与 Host OS 是彻底隔离的,你完全不用担心 Guest OS 里面的进程偷窥 Host OS 的文件系统。
搞这么多虚拟机的好处在于,把自己的敏感数据分散开——即便某个虚拟系统被入侵,其它虚拟系统【不受】影响。
而且 VM 软件都会提供【快照功能】——这个功能是 VM 的精华。比如每次刚装好系统,或者刚升级好系统,俺都会做一个快照。用了几天之后,就回退到这个快照。就算这几天当中被恶意软件(病毒/木马/流氓软件)污染了系统,只要回退到快照,虚拟系统又纯洁如初 :)
前几天有读者问俺用的是哪个系统清理工具。俺回答说:有了 VM 软件,根本【无需】系统清理工具。为啥捏?因为每次回退快照,系统垃圾自动就没了(等同于一次彻底的清理)。
◇优点
VM 的优点很多,至少包括如下:
优点1
最好的兼容性。
前面提到的“方案3”和“方案4”,都可能会导致一些兼容性的问题。而 VM 完全没有。
优点2
最好的隔离性。
优点3
VM 的快照功能可以帮你完成很多额外的工作。
优点4
彻底实现“跨平台”。
比如你可以用 Windows 做 Host OS,然后在其中虚拟出一个 Linux 或 Mac 的 Guest OS;反之亦然。而沙箱软件做不到这点。
前面俺提到了 VM 的各种优点。这里重点想说其中一点——隔离性。如果你对安全的要求比较高,“隔离性”是关键。而“VM”的隔离性远远好于“沙箱”。具体的分析如下:
◇关于隔离的“维度”
不论是 VM 还是沙箱,说白了都是为了创造出一个隔离的软件环境。这时候要考虑的维度有很多,至少包括:文件系统、内存、网络、外设(比如 USB 口)。
主流的 VM 软件可以支持上述【所有的】维度;而大部分沙箱软件只能做到文件系统和内存的隔离。
◇关于操作系统本身的漏洞
在使用“沙箱”的情况下,沙箱软件和流氓软件都运行在同一个操作系统中。如果这个操作系统出现某些安全漏洞,【可能会】导致流氓软件突破沙箱的隔离边界。
相对而言,使用 VM 的情况下,同时存在两个操作系统。VM 软件本身是运行在 Host OS 之上,而流氓软件运行在 Guest OS 之上。由于 VM 本身并不依赖 Guest OS。所以 Guest OS 出现安全漏洞,【不太可能】导致隔离边界被突破。
有些爱思考的同学会问了:如果 Host OS 出现安全漏洞,是否有可能导致隔离边界被突破。这种可能性是有的,但是操作的难度很大。因为流氓软件运行在 Guest OS 之内,它根本看不到 Host OS。换句话说,流氓软件根本就无法知道 Host OS 是什么类型的。连操作系统的类型都不知道,如何去利用操作系统的漏洞?
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1. 改用 Linux,无需安装“防病毒/防木马”软件
如果你还在用 Windows,并且饱受病毒和木马的困扰,是时候考虑换成 Linux 了。如今的 Linux 已经很成熟了,主流的发行版对硬件的支持足够好,而且 Linux 上有一款神器——Wine——它可以让你在 Linux 下运行 Windows 的软件,估计 90% 以上的常用软件(包括“fq代理、游戏、媒体播放”等)它都支持。就算碰到少数不支持的,还可以玩【操作系统虚拟机】。
由于 Linux 在桌面系统还是小众的,所以病毒和木马的作者都不会考虑 Linux 平台。另外,如果你遵守一些安全规范(比如:不用 root 进行日常操作),基本上就不用担心中病毒和木马。
对 Windows 用户而言,你直接用 Windows 自带的防火墙,基本上就能满足需求了。早在 WinXP,就内置了带图形配置界面的防火墙。到了 Vista 之后,内置防火墙的功能又增加了不少。如今,你可以通过 Windows 内置的防火墙实现如下功能:
1. 双向过滤(对内流量、对外流量)
2. 针对某些端口的过滤
3. 针对某些进程的过滤
4. ......
对 Linux 用户而言,Linux 内核已经提供了 iptables / nftables,功能足够你用了。其中的 iptables 从 2.4 版本开始整合到 Linux kernel 中。而 nftables 是作为 iptables 的替代品,从今年(2014)1月份开始合并到内核主线。
1. Rime 输入法(中州韵、小狼毫、鼠须管)
这款输入法诞生没多久(2011年),原作者是大陆网友,网名“佛振”。
操作系统支持:Windows、Linux、Mac OS X。该输入法有三个中文名,分别对应这三个操作系统——Linux 下称为“中州韵”,Windows 下称为“小狼毫”;Mac OS X 下称为“鼠须管”。
输入方案:支持十多种输入方案(除了支持多种拼音方案,还包括两种“五笔”,另有一些从未听说过的)。
2. Fcitx 输入法(小企鹅)
这是一个 X Window 下的输入法框架,诞生于2004年,原作者是大陆网友,网名“Yuking”。
操作系统支持:Linux、FreeBSD
输入方案:除了支持全拼、双拼、五笔,还带有日文输入法。貌似这款工具在日本还有一定的用户群。
◇次选替代品
(在“次选替代品”中列出的,【不是】开源项目)
1. 谷歌拼音
这款是2007年诞生的,由谷歌中国开发的。
操作系统支持:Windows、Android
该输入法具有“云端同步词库”的功能。如果你担心 Google 偷窥你的个性化词库,可以禁用该功能。
Mozilla Thunderbird(雷鸟)
这款是 Firefox 的同门兄弟——它俩都出自大名鼎鼎的 Mozilla 门下。Mozilla 是个非盈利组织,而不是商业公司。
操作系统支持:Windows、Linux、Mac OS X
加密支持:支持 S/MIME 标准,可以通过 Enigmail 插件进行公钥加密和签名(基于 OpenPGP)。
◇次选替代品
(在“次选替代品”中列出的,【不是】开源项目)
微软的 Outlook 客户端
(微软有两款 Outlook,此处泛指这两款)对于微软的 Outlook,就不介绍了。
相比国产的邮件客户端,微软的 Outlook 可以避免被植入后门。但是微软的 Outlook 依然有可能被 NSA 植入后门。
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