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Create seamless experiences with Virtualization

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VirtualizationmacOSSystem Services
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macOS Sonoma 的 Virtualization framework 新增可调整大小的显示器、VM 状态保存与恢复、网络块设备（NBD）存储、NVMe 控制器支持以及 Rosetta 2 缓存优化，让虚拟 Mac 和 Linux VM 更易用、更灵活、性能更高。

核心内容

以前用 Virtualization framework 跑虚拟机，显示器分辨率是固定的。窗口拉大，VM 画面不会跟着变，要么留黑边，要么得手动改分辨率。这对日常在虚拟 Mac 里工作的体验很不友好。

（01:19）macOS Sonoma 新增了 automaticallyReconfiguresDisplay 属性。打开后，VM 的显示分辨率会跟随窗口大小实时调整，空间利用率更高。

另一个痛点是 VM 的生命周期管理。以前关掉 VM 等于断电，所有未保存的工作状态都丢了。重新打开要冷启动，应用、文档、浏览标签全得重新打开。

（01:31）Sonoma 引入了保存和恢复机制。可以把运行中的 VM 完整序列化到磁盘文件，之后随时恢复到保存时的状态。这对备份工作进度、快速切换任务场景都很有用。

存储方面，以前磁盘镜像只能放在本地。现在支持通过网络块设备（NBD）协议挂载远程存储，让 VM 的磁盘可以放在远程服务器上。这对数据中心场景尤其有价值。

（12:04）Rosetta 2 在 Linux VM 中的性能也有提升。新增了翻译缓存守护进程，重复使用的 x86_64 代码无需重复翻译，编译和包安装等 exec 密集型任务会明显更快。

详细内容

可调整大小的显示器

（01:58）VZVirtualMachineView 新增了一个布尔属性 automaticallyReconfiguresDisplay。设为 true 后，调整窗口大小会自动通知 VM 调整分辨率。

let virtualMachineView = VZVirtualMachineView()
virtualMachineView.virtualMachine = virtualMachine

virtualMachineView.automaticallyReconfiguresDisplay = true

关键点：

  • VZVirtualMachineView 是 Virtualization framework 提供的原生视图组件
  • automaticallyReconfiguresDisplay 默认值为 false，保持原有固定分辨率行为
  • 设为 true 后，VM 内部会收到显示配置变更事件，动态调整分辨率
  • 虚拟 Mac 和 Linux VM 都支持此特性

保存与恢复 VM 状态

（04:20）保存前需要先暂停 VM，确保执行处于稳定状态：

// virtualMachine is a running VZVirtualMachine.
try await virtualMachine.pause()

let saveFileURL = URL(filePath: "SaveFile.vzvmsave", directoryHint: .notDirectory)
try await virtualMachine.saveMachineStateTo(url: saveFileURL)

关键点：

  • pause() 将 VM 挂起，CPU 执行暂停
  • saveMachineStateTo(url:) 把完整的运行时状态写入指定文件
  • 外部资源（如磁盘镜像）需要单独复制备份
  • 保存文件经过硬件加密，其他 Mac 或用户账户无法读取

（04:58）恢复时，从相同配置创建新的 VM 实例，然后加载保存文件：

let configuration = VZVirtualMachineConfiguration()
// Customize configuration.

let virtualMachine = VZVirtualMachine(configuration: configuration)

let saveFileURL = URL(filePath: "SaveFile.vzvmsave", directoryHint: .notDirectory)
try await virtualMachine.restoreMachineStateFrom(url: saveFileURL)

try await virtualMachine.resume()

关键点：

  • 恢复前不要直接调用 start()，否则会冷启动
  • restoreMachineStateFrom(url:) 加载保存的状态数据
  • resume() 恢复执行，VM 回到保存时的精确状态
  • 保存文件有版本号，格式不兼容时框架会返回特定错误码

网络块设备（NBD）存储

（09:28）Virtualization framework 实现了 NBD 协议的客户端。存储可以放在任意位置的 NBD 服务器上：

let url = URL(string: "nbd://localhost:10809/myDisk")!
let attachment = try VZNetworkBlockDeviceStorageDeviceAttachment(url: url)

let blockDevice = VZVirtioBlockDeviceConfiguration(attachment: attachment)

关键点：

  • VZNetworkBlockDeviceStorageDeviceAttachment 是新的附件类型
  • URL 格式为 nbd://host:port/diskName
  • 可以与 VZVirtioBlockDeviceConfiguration 或 VZUSBMassStorageDeviceConfiguration 搭配使用
  • 对 VM 完全透明，VM 感知不到存储在远程

（10:02）网络连接可能中断，可以通过 delegate 监听状态变化：

let url = URL(string: "nbd://localhost:10809/myDisk")!
let attachment = try VZNetworkBlockDeviceStorageDeviceAttachment(url: url)

let delegate = NetworkBlockDeviceAttachmentDelegate()
attachment.delegate = delegate

let blockDevice = VZVirtioBlockDeviceConfiguration(attachment: attachment)

关键点：

  • delegate 遵循 VZNetworkBlockDeviceStorageDeviceAttachmentDelegate 协议
  • 连接断开时可以暂停 VM 或尝试重连
  • 自定义 I/O 逻辑（如特殊镜像格式或物理驱动器）可以在 NBD 服务器端实现

NVMe 控制器支持

（11:21）某些 Linux 内核没有 virtio 驱动，但通常有 NVMe 驱动。Sonoma 新增了对 NVMe 控制器的模拟支持：

let nvmeDevice = VZNVMExpressControllerDeviceConfiguration(attachment: attachment)

关键点：

  • VZNVMExpressControllerDeviceConfiguration 是新的设备类型
  • 仅适用于 Linux VM，虚拟 Mac 仍推荐使用 virtio block
  • 也支持 NBD 附件

Rosetta 2 缓存优化

（13:46）Rosetta 2 在 Linux VM 中新增了翻译缓存守护进程。需要配置通信通道并在 VM 内启动守护进程：

// 配置 Rosetta 2 运行时与缓存守护进程的通信通道
let rosettaConfiguration = VZRosettaDirectoryShare()
// 在 VM 内启动守护进程后，动态链接请求会转发到守护进程
// Rosetta 2 运行时直接从守护进程获取预翻译的二进制文件

关键点：

  • 翻译结果缓存到磁盘，多个应用共享
  • 避免重复翻译相同的库和可执行文件
  • 对编译、包安装等 exec 密集型任务提升最明显

核心启发

  1. 做一个带快照功能的 VM 管理器

    • 利用 saveMachineStateTo 和 restoreMachineStateFrom，在应用退出时自动保存 VM 状态，下次启动秒开
    • 实现思路：监听应用生命周期事件，在 applicationWillTerminate 中调用保存 API

  2. 构建远程开发环境

    • 用 NBD 把 VM 磁盘放在公司服务器或云主机上，本地 Mac 只跑计算
    • 实现思路：搭建 NBD 服务器，配置 VZNetworkBlockDeviceStorageDeviceAttachment 挂载远程磁盘

  3. 做一个 x86 Linux 兼容测试工具

    • 利用 Rosetta 2 缓存优化，在 Apple Silicon Mac 上快速运行 x86_64 Linux 构建和测试
    • 实现思路：创建 Linux VM，启用 Rosetta 2，配置共享文件夹挂载项目代码

  4. 自适应分辨率的虚拟桌面客户端

    • 打开 automaticallyReconfiguresDisplay，让远程虚拟桌面始终填满本地窗口
    • 实现思路：在 VZVirtualMachineView 创建时设置属性，监听容器视图大小变化

关联 Session

  • Create macOS or Linux virtual machines — WWDC22 的 Virtualization framework 入门，适合先了解基础再深入本 session
  • What’s new in Swift — 本 session 的 API 大量使用了 Swift async/await，了解最新 Swift 特性有助于更好使用这些 API
  • Meet SwiftData — 如果你在 VM 管理应用中需要持久化配置和快照元数据，SwiftData 是理想选择

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