Learning Objectives
- 說明虛擬化的觀念，分辨在作業系統上執行的虛擬化軟體與 KVM、Xen 這類核心層級的虛擬化
- 依自己的電腦（Windows、macOS Intel、Apple 晶片 Mac、Linux）選擇合適的虛擬化軟體
- 比較伺服器版與桌面版的特性、適用情境與生命週期
- 在 Linux 裡用指令確認自己是否在虛擬機中，並查看 CPU、記憶體與硬碟資源
安裝之前先想清楚三件事
動手安裝之前，先決定三件事：
- 裝在哪裡：直接裝在一台實體電腦上、裝在虛擬機裡，還是租一台雲端主機
- 裝哪一種版本：伺服器版（沒有圖形介面）還是桌面版（有圖形介面）
- 裝哪一個發行版本與版本號：上一課的建議是選有長期支援（LTS）的版本
學習階段最推薦的做法是虛擬機：在自己的電腦裡開一台虛擬電腦，裡面裝什麼、弄壞了都不影響原本的系統， 還可以先存一個快照（snapshot），出問題就還原。
虛擬化：一台電腦當好幾台用
虛擬化是用軟體模擬出一台完整的電腦（CPU、記憶體、硬碟、網路卡），讓另一套作業系統在裡面執行。 負責模擬與分配資源的軟體叫做 Hypervisor（虛擬機監視器）。你原本的系統叫主機（host），虛擬機裡的系統叫客體（guest）。
Hypervisor 大致分成兩種：
| 類型 | 說明 | 例子 |
|---|---|---|
| 裝在作業系統上的應用程式 | 像一般軟體一樣安裝，用視窗操作虛擬機，適合個人電腦 | VirtualBox、VMware Workstation Pro、VMware Fusion、UTM |
| 核心層級（直接管理硬體） | 是作業系統核心的一部分，或直接裝在硬體上，效能高，常用於伺服器與雲端 | KVM、Xen、Microsoft Hyper-V |
KVM（Kernel-based Virtual Machine）由 Avi Kivity 在 Qumranet 公司開發，2007 年 2 月隨 Linux 核心 2.6.20 發布，從此 Linux 核心本身就具備虛擬化能力； Qumranet 在 2008 年被 Red Hat 收購。Xen 現在由 Linux 基金會底下的 Xen Project 開發。兩者都支援完全虛擬化與半虛擬化， 差別在於 KVM 把 Linux 核心直接變成 Hypervisor，Xen 則是一個獨立的 Hypervisor 層，再由一台特權的虛擬機負責管理。
要讓虛擬機跑得順，CPU 必須支援硬體虛擬化（Intel 稱為 VT-x，AMD 稱為 AMD-V），並在電腦的 BIOS／UEFI 設定中開啟。
選一套虛擬化軟體
| 軟體 | 開發者 | 主機平台 | 授權 |
|---|---|---|---|
| VirtualBox | Oracle | Windows、Linux、macOS（Intel 與 Apple 晶片；Apple 晶片從 7.1 版開始支援） | 主程式為 GPL v3 開放原始碼；另外的 Extension Pack 採 PUEL 授權，個人與教育使用免費 |
| VMware Workstation Pro | Broadcom | Windows、Linux | 2024 年 11 月起個人、教育與商業使用都免費；需在 Broadcom 網站註冊帳號下載 |
| VMware Fusion | Broadcom | macOS（Intel 與 Apple 晶片） | 同 Workstation Pro |
| UTM | 開放原始碼社群 | macOS | 免費開放原始碼（從官網或 GitHub 下載）；Mac App Store 版付費，差別是可自動更新 |
| WSL 2 | Microsoft | Windows 10／11 | Windows 內建；在輕量虛擬機裡執行真正的 Linux 核心，沒有完整的虛擬機視窗與安裝流程 |
| KVM（搭配 virt-manager） | Linux 核心 | Linux | 核心內建，virt-manager 提供圖形化的管理介面 |
Apple 晶片（M 系列）Mac 要特別注意：CPU 是 ARM 架構，虛擬機裡要裝 ARM64（arm64）版本的 Ubuntu。 Ubuntu Server 有 arm64 的安裝映像檔；桌面版的通用 ARM64 安裝映像檔從 Ubuntu 24.10 開始提供。在 Apple 晶片上模擬 x86 的系統雖然可行，但速度會慢很多。
授權條款與支援平台會變動，下載前以各軟體官方網站的說明為準。
讀懂這些輸出
| 指令 | 看什麼 | 模擬器的結果 |
|---|---|---|
systemd-detect-virt |
虛擬化的種類 | oracle 代表 VirtualBox；VMware 會顯示 vmware、KVM 顯示 kvm、WSL 顯示 wsl，實體電腦顯示 none |
hostnamectl |
Virtualization: 這一行 |
同上，另外列出作業系統與核心版本 |
lscpu |
CPU(s):、Architecture: |
2 顆 CPU、x86_64（Apple 晶片 Mac 上的 ARM 虛擬機會是 aarch64） |
free -h |
Mem: 的 total 與 available |
總共約 3.8Gi，可用約 2.7Gi |
df -h |
根目錄 / 那一列 |
大小 25G，已用 26% |
lsblk |
磁碟與分割區 | 一顆 25G 的 sda，分成 /boot/efi 與 / 兩個分割區 |
-h（human-readable）讓數字以 K、M、G 為單位顯示，比較好讀。虛擬機分到的資源可以之後在虛擬化軟體裡調整，但硬碟只適合加大，縮小比較麻煩，一開始就要預留足夠的空間。
想一想：虛擬化
在一台 Linux 上執行 systemd-detect-virt，輸出是 none，代表什麼？
關於 KVM 與 Xen，下列何者正確？
用 Apple 晶片（M 系列）的 Mac 建立 Ubuntu 虛擬機，應該下載哪一種安裝映像檔？
伺服器版與桌面版
| 伺服器版（Server） | 桌面版（Desktop） | |
|---|---|---|
| 介面 | 沒有圖形介面，全部用終端機操作 | 有完整的圖形介面（Ubuntu 用 GNOME 桌面） |
| 軟體 | 使用穩定版本的核心與套件 | 硬體與多媒體支援較完整，方便日常使用 |
| 資源需求 | 較少；官方文件列出 Ubuntu 24.04 Server 以 ISO 安裝時最少需要 1.5 GB 記憶體 | 較多，一般建議 4 GB 以上的記憶體與 25 GB 以上的硬碟空間 |
| 適合 | 網站、資料庫等需要長時間不停機、高流量的服務 | 學習、日常使用、需要圖形介面的開發工作 |
| 代表 | Ubuntu Server、Debian、RHEL、Rocky Linux、AlmaLinux | Ubuntu Desktop、Ubuntu Flavours、Fedora Workstation、Debian |
兩者用的是同一套套件倉庫，伺服器版之後也可以再裝桌面環境，反過來也一樣。學習這條路徑：
- 第一次接觸 Linux、想看得到畫面：裝 Ubuntu Desktop LTS，從桌面打開「終端機」練習
- 想練習接近實際伺服器的環境：裝 Ubuntu Server LTS，再從自己的電腦用 SSH 連進去（第 05 課）
規劃建議
- 選擇有長期支援的版本（例如 Ubuntu 24.04 LTS 或 26.04 LTS），不要用已經停止支援的版本
- 避免使用特殊硬體，或先確認發行版本支援它
- 依用途規劃硬碟分割；學習用的虛擬機用安裝程式的預設值即可
- 留意系統安全模組（例如 Ubuntu 的 AppArmor）的預設設定，不要一遇到問題就把它關掉
- 不要用 root 帳號直接登入操作：平常用一般帳號，需要時再用
sudo（第 04 課說明）
| 環境 | 適用情境 | 建議 |
|---|---|---|
| 虛擬化主機 | 短時間內建立、執行大量虛擬機 | 實體主機的 CPU 與記憶體要充足；Ubuntu Server LTS 搭配 KVM |
| 伺服器版 | 高流量、不停機的正式服務 | 穩定且有長期支援的發行版本，依服務性質規劃磁碟分割；Ubuntu Server LTS、RHEL 系列 |
| 桌面版 | 圖形介面、多媒體、第三方軟體 | 有長期支援的版本；使用第三方套件前，先確認它支援這個版本；Ubuntu Desktop LTS、Ubuntu Flavours |
這條路徑的範例輸出以 Ubuntu 24.04 LTS 為準；用 26.04 LTS 練習，指令的用法大多相同，個別輸出的版本號會不同。
想一想：選擇版本
要架設一台長時間運作、不需要螢幕的網站伺服器，比較合適的是？
下列哪一項是規劃 Linux 系統時的好習慣？
重點精華回顧
- 安裝前決定：裝在哪裡（實體、虛擬機、雲端）、伺服器版或桌面版、哪個 LTS 版本。學習階段推薦虛擬機。
- Hypervisor 分兩類：裝在作業系統上的（VirtualBox、VMware Workstation Pro／Fusion、UTM）與核心層級的（KVM、Xen、Hyper-V）。
- KVM 從 2007 年的 Linux 2.6.20 起內建於核心；CPU 要支援並開啟 VT-x／AMD-V。
- Apple 晶片 Mac 要裝 arm64 版本的 Ubuntu；Windows 可以用 WSL 2 快速練習指令。
systemd-detect-virt、hostnamectl看是否在虛擬機；lscpu、free -h、df -h、lsblk看 CPU、記憶體、硬碟。- 伺服器版：無圖形介面、穩定、適合不停機的服務；桌面版：圖形介面、硬體與多媒體支援好。
- 選有長期支援的版本，避免用 root 直接登入操作。