在设计IT基础架构时，裸机服务器与虚拟机的选择至关重要。如今，企业和开发人员可以将工作负载部署在物理服务器、虚拟机或混合环境中。每种方案都有其优势，正确的选择会影响性能、成本和可扩展性。
对当前基础设施选项的分析表明，裸机和虚拟机仍然是主要解决方案。云服务提供商同时提供这两种格式，而私有数据中心则根据不同的任务将它们结合起来使用。技术在不断发展，但物理服务器和虚拟服务器之间的根本区别依然存在。
这种比较对于开发人员、企业和 IT 团队尤为重要。应用程序性能、数据安全性和管理灵活性都取决于基础设施的选择。错误的方法可能会导致成本过高或资源不足。
本指南将帮助您了解裸机和虚拟机的优缺点。您将了解在哪些情况下使用裸机服务器更合适，以及在哪些情况下虚拟化更具优势。这将使您能够根据自身需求做出明智的选择。
什么是裸机服务器？
裸机服务器是一台完全专用于单个用户或项目的物理服务器。与虚拟机不同，它没有虚拟化层，因此无法直接访问硬件资源。
裸机的主要特性：
无虚拟化层：软件直接在硬件上运行，无需虚拟机管理程序。
完全控制硬件：您可以配置 BIOS、选择磁盘、网卡和其他组件。
极致性能：无虚拟化开销，这对于资源密集型任务至关重要。
常见应用场景：
高负载应用（游戏服务器、交易系统）；
对于对低延迟要求较高的数据库（例如 PostgreSQL、MongoDB），
合规性要求高的行业（金融、公共部门），需要隔离。
在比较裸机和虚拟机时，选择取决于具体任务。裸机适用于对电源稳定性和低延迟要求较高的应用。
什么是虚拟机（VM）？
虚拟机（VM）是在虚拟机管理程序上运行的物理服务器的软件模拟。与裸机服务器不同，虚拟机不能直接访问硬件，而是使用分配给它的资源（CPU、内存、磁盘空间）。
虚拟机的主要特点：
可在虚拟机管理程序上运行：既可部署在裸机上，也可部署在另一个虚拟环境中。
共享物理资源：多个虚拟机共享一台服务器的资源，从而提高硬件利用效率。
灵活性和隔离性：每个虚拟机独立运行，拥有自己的操作系统和配置。
常见应用场景：
开发和测试环境 - 快速部署和克隆隔离环境。
可扩展的Web应用程序——在多个虚拟机之间进行负载均衡；
可变负载服务 - 需要快速添加资源的云解决方案。
在裸机和虚拟机之间进行选择时，重要的是要考虑目标：虚拟机提供灵活性和成本优势，而裸机则提供最高的性能和控制力。
裸机与虚拟机：主要区别
选择裸机还是虚拟机是一个重要的决策。它会影响基础架构的性能、成本和可扩展性。两种方案各有优势，但适用于不同的任务。本节将对比关键方面：从速度到安全性。您将了解何时选择专用服务器，何时虚拟化更佳。这将有助于您为项目做出明智的决策。
表现
裸机服务器可提供最高性能，因为应用程序直接操作硬件资源。这对于资源密集型任务来说是最佳选择，例如数据库管理系统 (DBMS)、大数据分析和高负载应用程序。
由于虚拟机管理程序的开销，虚拟机的性能略低。但是，对于大多数标准任务（Web 应用程序、微服务），这种差异几乎可以忽略不计。
资源隔离
在裸机与虚拟机的对比中，物理服务器提供绝对隔离。您可以独享所有服务器资源，而无需担心“邻居干扰”，这对于稳定运行至关重要。
虚拟机使用共享主机资源。尽管现代虚拟机管理程序提供了良好的隔离性，但相邻虚拟机的峰值负载仍可能影响性能。
可扩展性
裸机服务器的扩展难度更大——它们需要物理添加硬件。这个过程可能需要几个小时到几天的时间。
虚拟机可即时扩展。在云环境中，您可以在几分钟内自动添加资源或创建新实例。
灵活性和管理
裸机与虚拟机：物理服务器的管理灵活性较差。更改配置通常需要重启和物理干预。
虚拟机允许您快速更改参数（CPU、内存、磁盘），而无需停机。即时快照和迁移功能使其更便于 DevOps 操作。
成本结构
裸机部署需要大量的资本投入。然而，在持续高负载的情况下，其总拥有成本 (TCO) 可能低于虚拟机。
虚拟机采用按需付费的订阅模式。这种模式有利于应对负载波动，但如果持续使用，成本可能会更高。
安全与合规
裸机服务器提供最高的安全性，因为它们消除了与虚拟机管理程序相关的风险。这对于有严格合规要求的行业至关重要。
虚拟机也提供了良好的安全性，尤其是在私有云中。然而，对虚拟机管理程序和多租户的要求引发了一些问题。
何时使用裸机服务器？
在以下情况下使用裸机服务器：
对于资源密集型应用：数据库（Oracle、 MongoDB）、分析系统和高负载 API应选择裸机服务器。物理服务器可在不增加虚拟化开销的情况下提供最佳性能。
使用 GPU 时：对于机器学习、渲染和计算任务，裸机显然是最佳选择。与虚拟化解决方案相比，直接访问 GPU/TPU 可提供高达 30% 的性能提升。
在金融领域：由于PCI DSS合规要求，银行和支付系统选择裸机服务器。完全隔离消除了多租户虚拟机解决方案固有的风险。
对于低延迟操作：交易系统和 VoIP 服务需要采用裸机方案。与虚拟环境相比，延迟可降低 15-20%。
在高负载情况下：如果服务器负载持续保持在 70-100%，裸机服务器更经济。租用物理服务器 1-2 年比类似的虚拟机配置更划算。
对于非标准配置：当需要特定的 RAID 阵列、网卡或底层 BIOS 设置时，裸机是唯一选择。虚拟化会限制对硬件层的访问。
在对服务器性能要求较高的领域，例如政府机构和医疗机构，由于审计和认证要求，通常会选择裸机服务器。物理服务器更易于记录和检查。
何时使用虚拟机？
在以下情况下使用虚拟机：
开发和测试：虚拟机使您能够快速创建隔离环境来测试不同的配置，而无需物理硬件。
间歇性工作负载：对于具有季节性或不可预测工作负载的项目，虚拟机可按需灵活扩展资源。
云部署：虚拟机非常适合云环境，因为在云环境中，快速部署和在服务器之间迁移的能力非常重要。
创业项目：对于创业公司和小规模应用程序而言，虚拟机提供了一种经济实惠的入门级方案，无需在硬件上进行大量投资。
微服务架构：虚拟机非常适合容器化应用程序和微服务，简化了它们的部署和管理。
备份：虚拟机快照功能让您能够在几分钟内轻松备份和恢复系统。
节省预算：按需付费的定价模式使虚拟机成为预算有限的项目的一种经济高效的解决方案。
结论
选择裸机服务器还是虚拟机取决于项目的具体任务和需求。裸机服务器提供最高的性能和安全性，这对于高负载系统和高要求行业至关重要。虚拟机则提供灵活性和可扩展性，非常适合开发、云解决方案和负载变化较大的场景。
在比较裸机和虚拟机时，不仅要考虑技术特性，还要考虑经济因素。裸机适合稳定的高负载场景，而虚拟机对于初创公司和流量间歇性波动的项目来说更经济实惠。
现代IT基础设施通常采用混合方法，将两种解决方案结合起来。例如，数据库使用裸机，Web服务器使用虚拟机。这种方法可以让你同时获得两种技术的优势。
最终，裸机服务器和虚拟机之间的选择应基于对性能、安全性、预算和扩展计划的分析。两种方案各有优势，适用于不同的应用场景。
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