什么是CPU虚拟化_服务器虚拟化技术作用如何？

2018年11月15日 01:25 • 云服务器 • 阅读 3794

在计算机中，虚拟化（英语：Virtualization）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式，地域或物理组态所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和资料存储。

CPU虚拟化有什么作用？

CPU虚拟化技术十分有用，例如在Win10系统中运行基于Win XP或Win7开发的应用，程序能够正常运行，不会出现不兼容的情况（部分程序本身兼容

性问题除外）。一般有软件虚拟和硬件虚拟两种，软件虚拟效率低，资源消耗大，硬件虚拟则可以大幅度提高效率，加快程序运行速度。

此外，虚拟机也是相同的道理，但是虚拟主机对系统资源的消耗十分恐怖，但是有了硬件级VT技术，也便于虚拟主机的部署。

虚拟化技术的分类主要有服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化。

服务器虚拟化技术按照虚拟对象来分，可分为：CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化；按照虚拟化程度可分为：全虚拟化、半虚拟化、硬件辅助虚拟化。

将不同的虚拟化对象和程度组合，可得出9种不同的服务器虚拟化技术。

然后详细介绍下服务器虚拟化CPU虚拟化，后续讲解中再详细介绍内存虚拟化及I/O虚拟化。

基于软件的 CPU 虚拟化，故名思议，就是通过软件的形式来模拟每一条指令。通过前面的文章我们知道常用的软件虚拟化技术有两种：优先级压缩和二进制代码翻译。这两种是通用技术，可以用在所有虚拟化类型中。我们就结合 intercept 和 virtualize 来看看 CPU 软件虚拟化是怎么做的。

首先，一些必须的硬件知识要知道，X86 体系架构为了让上层的软件（操作系统、应用程序）能够访问硬件，提供了四个 CPU 特权级别，Ring 0 是最

高级别，Ring 1 次之，Ring 2 更次之，Ring 3 是最低级别。

一般，操作系统由于要直接访问硬件和内存，因此它的代码需要运行在最高级别 Ring 0 上，而应用程序的代码运行在最低级别 Ring 3 上，如果要访问硬件和内存，比如设备访问，写文件等，就要执行相关的系统调用，CPU 的运行级别发生从 Ring 3 到 Ring 0 的切换，当完成之后，再切换回去，我们熟悉的用户态和内核态切换的本质就来自这里。

虚拟化的实现也是基于这个思想，VMM 本质上是个 Host OS，运行在 Ring 0 上，Guest OS 运行在 Ring 1 上，再往上是相应层次的应用程序运行在 Ring 2 和 Ring 3 上。