当前位置：首页 > news >正文

苹果硅芯片 Mac 虚拟化：独特优势与使用限制并存，性能与应用难题待解

news 2026/5/1 19:26:52

苹果硅芯片 Mac 上虚拟化：独特优势与使用限制并存

在苹果硅芯片 Mac 登场前，用户借助 VMware 和 Parallels 等第三方虚拟化软件，能运行不同版本的 macOS、Linux 或 Windows 系统。这些软件可让不同操作系统的虚拟机在 macOS 中运行英特尔处理器代码。为向 Arm 处理器过渡，苹果在技术筹备时决定将虚拟化功能集成进 macOS，这是新 Mac 硬件支持虚拟化的唯一可行办法，目的是让旧版 macOS 及 Linux 和 Arm 版 Windows 等操作系统在虚拟机中运行。

这和在苹果硅芯片 Mac 上运行不同处理器（如英特尔）的操作系统这一难题不同。Rosetta 2 能翻译英特尔应用程序代码，却无法处理操作系统，因为操作系统需软件模拟器，这由 UTM 等工具实现。

管理程序

在 macOS 等主操作系统运行现代虚拟化软件，需具备“管理程序”（hypervisor）。2014 年的 OS X 10.10 系统中，苹果就把它加入 macOS。和英特尔处理器一样，Arm CPU 也为管理程序提供硬件支持。所以，苹果硅芯片 Mac 实现虚拟化的剩余工作主要集中在设备支持方面。英特尔 Mac 相对简单，因其主要用 PC 硬件组件，但苹果新 Mac 并非如此。

Virtio 驱动程序

苹果硅芯片里的硬件设备和英特尔 Mac 中的同类设备（若有）不同。即便苹果完整记录设备信息供外部使用，第三方要实现和英特尔 Mac 相同的设备支持，工程工作量也太大。所以，仅靠管理程序让其他方构建完整虚拟化软件不可行，也难以达到苹果和用户期望的高性能。于是，苹果选择将设备支持以 Virtio 驱动程序形式集成到 macOS 中。

Virtio 是 Rusty Russell 最初开发的标准，用于为 I/O 设备提供抽象层。比如，客户操作系统调用打开文件时，请求先传给前端的 Virtio 存储设备半虚拟化驱动程序，再由其传给与存储设备交互的 Virtio 后端驱动程序。虽看似不如传统虚拟化方式高效，但实际上可能高效得多。

其显著优势是，创建虚拟化应用程序只需配置并打开所需的 Virtio 设备，让客户操作系统、Virtio 和主机系统协同工作即可。这正是应用程序使用苹果虚拟化框架所做的事。

苹果选 Virtio 受以下事实影响：Linux 对 Virtio 支持良好，而当时 macOS 没有。所以，在 Monterey 系统发布前几年，苹果工程师着手在 macOS 中构建 Virtio 支持，这也解释了为何 macOS 轻量级虚拟化仅在 Monterey 及更高版本的主机系统和客户操作系统中可用。在 macOS（包括主机和客户操作系统）中实现的 Virtio 还扩展了对键盘和指向设备、共享剪贴板以及支持 Metal 和 GPU 的高性能图形的支持。

在 Virtio 模型中，提供这些支持是操作系统的任务，而非虚拟化软件的任务。对 VMware 和 Parallels 等供应商来说，这既降低了开发成本，也降低了产品商业价值，因为它们无法通过技术手段提供更好或更快的图形支持，这些支持由客户和主机操作系统通过 Virtio 或类似技术提供。这让苹果能掌控苹果硅芯片上虚拟化所支持的硬件和功能。

性能

另一方面，它保证了虚拟机的最佳性能。虚拟机的 CPU 和 GPU 代码可像在主机上一样直接在硬件上运行，且 Virtio 设备性能几乎与主机相当。在主机和客户操作系统均为 macOS Monterey 的情况下，用 Geekbench 6.3.0 进行的可比基准测试结果如下：

CPU 单核：虚拟机 3,643，主机 3,892
CPU 多核：虚拟机 12,454，主机 22,706（受可用核心数量限制）
GPU Metal：虚拟机 102,282，主机 110,960，虚拟机作为苹果半虚拟化设备。

后续版本的 macOS 在此基础上有所改进。值得注意的是，分配给虚拟机的虚拟核心主要是性能核心，所以虚拟机中运行的线程（通常在效率核心上运行）通常比在主机上运行得快得多。

最初，虚拟机主存储在其磁盘映像中的性能不佳，但最近有了显著改善，即便在虚拟机中启用了 FileVault 也是如此。

Rosetta 2

虽 Rosetta 2 不能用于翻译客户操作系统，但仍可在 macOS 虚拟机中使用，以翻译并运行与 macOS 10.15 Catalina 兼容的 64 位英特尔代码应用程序。不过，它和苹果硅芯片上的任何版本的 macOS 一样，存在相同局限性，即无法处理旧版或 32 位应用程序。当苹果在 macOS 28 中停止对 Rosetta 的全面支持时，这一功能将尤为有用。即便主机无法运行，装有旧版本 macOS 的虚拟机仍可翻译并运行兼容的 64 位英特尔代码。

主要限制

直到 Sequoia 系统发布，虚拟机才支持 iCloud 和 iCloud Drive 访问，且现在要求主机和客户操作系统都必须运行 macOS 15.0 或更高版本。由于支持这些功能的虚拟机在结构上与早期虚拟机不同，这意味着从早期 macOS 升级而来的虚拟机仍无法支持 iCloud 或 iCloud Drive。

苹果硅芯片上 macOS 虚拟化的最大限制是无法运行许多来自 App Store 的应用程序。虽有些应用程序能正常运行，但任何需检查 App Store 凭证的应用程序都会失败，因为虚拟机无法登录 App Store。这似乎是苹果授权限制的结果，除非苹果重新考虑并重新设计其应用商店政策，否则这种情况不太可能改变。

一些次要功能也存在问题。例如，虚拟机的网络连接始终被视为以太网连接，即便它们可使用主机的 Wi-Fi 进行连接，也不支持 Wi-Fi 连接。音频支持也很奇怪，似乎仅部分可用。虽 Sequoia 系统支持存储设备，但早期的 macOS 仅限于虚拟机的磁盘映像和共享文件夹。

许多人不知道，苹果的 macOS 许可证在第 2B(iii) 节中确实涵盖了其在虚拟机中的使用，规定任何时候在 Mac 上最多只能同时运行两个 macOS 虚拟机。这一限制由 macOS 强制执行，尝试启动第三个虚拟机将被阻止。需注意的是，该许可证还将虚拟化的用途限制为“(a) 软件开发；(b) 软件开发期间的测试；(c) 使用 macOS Server；或 (d) 个人非商业用途”。值得一提的是，苹果于 2022 年 4 月 21 日停止了对 macOS Server 的支持，并且 Monterey 之后的任何 macOS 版本都不支持该服务器。