虚拟化技术基础知识
在实际的生产环境中，虚拟化技术主要用来解决高性能的物理硬件产能过剩和老的旧的硬件产能过低的重组重用，透明化底层物理硬件，从而最大化的利用物理硬件，以下是由小编整理关于虚拟化技术基础知识的内容，希望大家喜欢!
虚拟化技术的定义
虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时一起运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上;而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。
虚拟化技术也与VMware Workstation等同样能达到虚拟效果的软件不同，是一个巨大的技术进步，具体表现在减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。
纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过VMM(Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器)来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。(注意，大多数处理器和内存访问独立于VMM，只在发生特定事件时才会涉及VMM，如页面错误。)在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置，而
操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。
虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持，例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术，在配合VMM的软件情况下，也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。
两大CPU巨头Intel和AMD都想方设法在虚拟化领域中占得先机，但是AMD的虚拟化技术在时间上要比Intel落后几个月。Intel自2005年末开始便在其处理器产品线中推广应用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虚拟化技术。
而AMD方面也已经发布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT)虚拟化技术的一系列处理器产品，包括Socket S1接口的Turion 64 X2系列以及Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等，并且绝大多数的AMD下一代主流处理器，包括即将发布的Socket F接口的Opteron都将支持AMD VT虚拟化技术。
虚拟化技术的分类
硬件虚拟化
虚拟机(Virtual machine或VM)，可以像真实机器一样运行程序的计算机的软件实现
便携式应用程序，允许程序在便携式设备中运行而不用在操作系统中安装
跨平台虚拟化，允许针对特定CPU或者操作系统的软件不做修改就能运行在其他平台上，例如Wine
虚拟设备，运行于虚拟化平台之上，面向应用的虚拟机映像
模拟器
完全虚拟化，敏感指令在操作系统和硬件之间被捕捉处理，客户操作系统无需修改，所有软件都能在虚拟机中运行，例如IBM CP/CMS，VirtualBox，VMware Workstation
硬件辅助虚拟化，利用硬件(主要是CPU)辅助处理敏感指令以实现完全虚拟化的功能，客户操作系统无需修改，例如VMware Workstation，Xen，KVM
部分虚拟化，针对部分应用程序进行虚拟，而不是整个操作系统
准虚拟化/超虚拟化(paravirtualization)，为应用程序提供与底层硬件相似但不相同的软件接口，客户操作系统需要进行修改，例如早期的Xen
操作系统级虚拟化，使操作系统内核支持多用户空间实体，例如Parallels Virtuozzo Containers，Unix-like系统上的chroot，Solaris上的Zone
平台虚拟化，将操作系统和硬件平台资源分割开
应用程序虚拟化，在操作系统和应用程序间建立虚拟环境
虚拟内存，将不相邻的内存区，甚至硬盘空间虚拟成统一连续的内存地址
存储虚拟化，将实体存储空间(如硬盘)分隔成不同的逻辑存储空间
网络虚拟化，将不同网络的硬件和软件资源结合成一个虚拟的整体
虚拟专用网络(VPN)，在大型网络(通常是Internet)中的不同计算机(节点)通过加密连接而组成的虚拟网络，具有类似局域网的功能
存储器虚拟化，将网络系统中的随机存储器聚合起来，形成统一的虚拟内存池
桌面虚拟化，在本地计算机显示和操作远程计算机桌面，在远程计算机执行程序和储存信息
数据库虚拟化
软件虚拟化
服务虚拟化
虚拟化发展时间线
虚拟化技术的原理
虚拟机是对真实计算环境的抽象和模拟，VMM 需要为每个虚拟机分配一套数据结构来管理它们状态，包括虚拟处理器的全套寄存器，物理内存的使用情况，虚拟设备的状态等等。VMM 调度虚拟机时，将其部分状态恢复到主机系统中。并非所有的状态都需要恢复，例如主机 CR3 寄存器中存放的是 VMM 设置的页表物理地址，而不是 Guest OS 设置的值。主机处理器直接运行 Guest OS 的机器指令，由于 Guest OS运行在低特权级别，当访问主机系统的特权状态(如写 GDT寄存器)时，权限不足导致主机处理器产生异常，将运行权自动交还给 VMM。此外，外部中断的到来也会导致 VMM 的运行。
VMM 可能需要先将 该虚拟机的当前状态写回到状态数据结构中，分析虚拟机被挂起的原因，然后代表 Guest OS 执行相应的特权操作。最简单的情况，如Guest OS 对 CR3 寄存器的修改，只需要更新虚拟机的状态数据结构即可。一般而言，大部分情况下，VMM 需要经过复杂的流程才能完成原本简单的操作。最后 VMM 将运行权还给 Guest OS，Guest OS 从上次被中断的地方继续执行，或处理 VMM “塞”入的虚拟中断和异常。这种经典的虚拟机运行方式被称为 Trap-And-Emulate，虚拟机对于 Guest OS 完全透明，Guest OS 不需要任何修改，但是 VMM 的设计会比较复杂，系统整体性能受到明显的损害。