盡量好懂的容器化技術演化史 (四)：虛擬機技術
在上文提到叢集技術，就是將多台電腦偽裝成一台電腦，以讓電腦可以在理論上無限地擴充，解決了電腦資源不足的問題。如果一台電腦來不及處理，那就開兩台偽裝成一大台，處理電腦算力不足的效能瓶頸。
所以理所當然地，在由『物理機』電腦所組成的叢集裏頭，最小單位是『一台』物理機。
可是電腦越來越強大。
單一台電腦 64 核心 (core) 128 執行緒 (thread) 256G 記憶體 (ram) 之類的配置開始誕生 (這種配置 IT 人員會簡稱為所謂的：「64 c 128t 256G」，講的就是這個)，這種放在三十年前儼然如同夢話一樣的電腦規格開始普及。
如果你是 3A 的遊戲玩家，應該連家用主機都有 6 顆核心 12 執行緒以上吧？但讓阿姆斯壯上月球的電腦算力，其實並不強過現在的任何一台尚未過保固的智慧手機。
這種情況就叫做效能過剩。
通常效能都會伴隨更大的能耗，所以筆電等移動端消費產品其實不見得要攻頂。並不是價格的問題，是因為假設你沒有使用到效能，但閒置的效能還是會產生功耗，電池就越快沒電，整體使用體驗反而會有所下滑（不過現代筆電很聰明，不但會有自動關核心的功能，還有所謂的大小核設計之類的，五花八門地做好續行與效能的平衡）。
在伺服端的部分，效能過剩還會產生一些問題。
我們用範例來描述伺服器端效能過剩的場景。
很多時候，不要說多台物理機電腦組成的叢集了，我們甚至根本不需要『完整一台』物理機，因為『完整一台』的效能太強了。
假設我們有一個需求，需要有一台 1c 4G 的電腦去執行。
那麼直覺來說就是去找一台 1c 4G 的物理機來執行對吧？
可是機房用地很貴 (是真的很貴，還要考慮空調和雙來源供電什麼的)。
那麼根本沒理由在土地面積寸土寸金的機房重地，擺一台性能很差的電腦。要知道，不管電腦的性能是多少，它體積就是相同 (伺服器都會做的一樣大，這個在 IT 這裡的單位稱做『U』)；供耗也是個問題，十台 1c 4G 的電腦供耗，絕對高過一台 10c 40G 的電腦。
但是物理機的電腦，又沒有所謂的 0.5 台這種事情，怎麼可能有電腦是半台的。
為了處理這件事，把太大的電腦給變小，『虛擬機 (Virtual Machine，VM)』就誕生了。
虛擬機就是，在『物理機』電腦『裡面』，透過軟體方法去『模擬』出一台電腦。
在不『超過』作為『宿主』物理電腦機器的極限範圍下，裡面『模擬』的電腦想開多大就開多大，想開幾台就開幾台。也就是說我可以在一台物理電腦內模擬出 2 x 0.5 台電腦，或是 4 x 0.25 台電腦，藉此在電腦變小的情況下發揮彈性。
用軟體模擬的方式產生出虛擬的電腦，這樣就在很大程度上解決了需要多台低性能電腦的場景。能夠在體積及供耗不變的情況下，彈性地調整所需要的配置，同樣的主機就可以做出更多元的功能，以解決大大小小的需求。
多台『虛擬機』將工作在一台作為宿主的『物理機』上，透過稱為『Hypervisor』的技術監控多臺 VM，以這種方式去建立所對需要的電腦規格，然後進行監視與管理。
到這個步驟，『叢集』就不需要是把『物理機』連接起來了。
因為叢集的連接主體是『電腦』，是不是『物理機』根本沒有人在乎，在這個時候，架構變成這樣：
----------------------機房---------------------
| X 電腦 (物理) | Y 電腦 (物理) | Z 電腦 (物理) |
人:【客戶端設備】 -> 伺服器 【叢集 | 【A1 虛擬機】 | 【A2 虛擬機】 | 【A3 虛擬機】 |】
人:【客戶端設備】 -> 伺服器 【叢集 | 【B1 虛擬機】 | 【B2 虛擬機】 | 【B3 虛擬機】 |】
人:【客戶端設備】 -> 伺服器 【叢集 | 【C1 虛擬機】 | 【C2 虛擬機】 | 【C3 虛擬機】 |】
----------------------------------------------
機房的物理機規格買再好也不會浪費，同一面積的機房能設置的電腦『台數』就又更多了；電腦與電腦彼此間又有完整隔離，重點是其中一個物理機就算陣亡了，所有服務也都不會就此停擺，服務如果資源耗盡也可以動態追加，算是很完美的解決方案。
近期比較有名的關於虛擬機的新聞，應該是括元系統的周杰倫大巨蛋搶票案例吧。
括元系統宣稱用了 1 萬台虛擬機，擋下周杰倫大巨蛋演唱會的 89 萬次搶票流量，這就說明了擁有『括元系統』的公司，並不是把所有的機器都用來跑『括元系統』。
他們公司的機房可能有跑其他業務，也可能有閒置資源。而在預期即將面臨巨大流量需求的時候，再把不急用的服務關掉，將所有電腦資源『臨時集合』到括元系統，以擋下接下來預期的恐怖流量 (也可能它們沒有養機房，是租機房，那就是有需要時再臨時打開就好)。
雖然我覺得一萬台虛擬機是唬爛公關行銷就是了，確實我不知道括元系統的策略是怎麼弄的，但 89 萬的搶票潮用 1 萬台虛擬機去分，不是意味著 1 台虛擬機只可以處理 89 下請求嗎？這……不可能吧？
總之，在擋下這波流量以後，『括元系統』就會釋放掉緊急召集的虛擬機，讓這些虛擬機回歸閒置或是其他任務，這就是虛擬機可以帶來的靈活好處。
虛擬機不只是在伺服端被運用，在客戶端也有很多利用的例子，因為虛擬機具有『隔離性』和『彈性』。
比如說，你可以在你的個人電腦內安裝虛擬機軟體，再以虛擬機瀏覽一些可能有風險的資源。假設該資源真的導致虛擬機中毒了，你就直接將虛擬機刪除並重建即可，這樣就不會影響到你的電腦主作業系統。
也有一些用法，是在臨時需要多台電腦的時候，直接在電腦內開對應台數的虛擬機，比如說通訊測試之類的。
或是需要使用其他作業系統時，也可以用虛擬機模擬出完整可用的配置，諸如手機模擬器等等，就是典型的虛擬機應用範例，你可以用虛擬機模擬手機作業系統，而不是買一台手機。
最終極的用法，就是在空著的個人電腦中直接安裝『虛擬機專用作業系統』，然後再來在其系統之上開 Windows 等系統做操作，並在需要的地方做硬體直通。這樣子去配置的電腦就很容易做擴充，當然缺點就是設定很零碎，不太推薦入門就是了。
用途很廣。
最後，虛擬機是一種概念，實現虛擬機與其 Hypervisor 的產品又有很多家，軟體包含 Hyber-V、VMware、VirtualBox 等等，虛擬機專用的作業系統有 PVE, ESXi……
