虚拟化：概念和优势

所谓虚拟化，是指将单台电脑环境分割为多个单独分区，每个分区均能够按照需要模拟一台电脑。

虚拟化分区带来的最大好处是使同一个物理平台能够同时运行多个同类或不同类的操作系统，为不同业务和应用提供支撑平台。分区使得应用之间能够更好地隔离，通过把不同的应用安装到不同的分区上，能够避免在同一个系统运行多个应用时相互影响，包括计算资源争用。避免单一应用的崩溃对整个系统造成影响，或单一应用的维护和升级影响其他应用的运行，连同各应用对系统平台环境组件版本的不同需要等矛盾。同时使得系统的备份、迁移和升级更加简单灵活。由于资源管理中间层的存在，不但操作变得很简单，而且能够很容易进行在线实施。当然，最重要的是分区能够实现计算资源的实时按需动态分配，负载大的分区能够获得更多的计算资源，在负载下降时，计算资源能够被回收、返还或再分配给其他的分区，以最大限度地实现资源整合和按需动态分配。

硬件辅助虚拟化

虚拟化有两种实施方式：传统的纯软件虚拟化方式和新的硬件辅助虚拟化方式。

在保护模式下，x86处理器一共有4个不同优先级，术语称为Ring，从Ring 0～Ring3。Ring 0的优先级最高，Ring 3最低。Ring 0用于操作系统内核， Ring 1和Ring 2用于操作系统服务，Ring 3用于应用程式。

位于Ring 0特权空间的操作系统能够优先访问各种硬件资源。传统的虚拟化技术是在Ring 0中运行一个称为虚拟机监控器（VMM）的软件中间层，以负责控制和排列各个分区访问硬件资源的优先顺序。他需要在软件堆栈的较高层运行操作系统——通常是在Ring 1或和系统应用共用Ring 3。

由于操作系统缺省工作在Ring 0 特权级别，而现在Ring 0被虚拟机监控器所拥有，所以传统的纯软件虚拟化技术需要虚拟机监控器通过复杂的软件编程来解决这个矛盾。其中一种方法是通过打补丁修改操作系统内核源代码让其认知到工作在Guest OS（客人操作系统）虚拟操作系统模式下。另一种方法是需要对运行期间操作系统的某些硬件调用指令作二进制码翻译等。由于上述原因，传统的纯软件实现方式在测试、验证和维护每款新操作系统和相关补丁方面，付出了大量的时间和资金， 同时二进制码翻译需要消耗处理器的很多计算资源。纯软件虚拟化运行时的开销会造成系统运行速度较慢，有数据表明其引起的系统性能下降可能达5%～20%。

英特尔的硬件辅助虚拟化技术（Vanderpool Technology，VT技术）。

英特尔虚拟化技术是一种设计更简单、实施更高效和可靠的方法，是世界上首个x86平台的硬件辅助虚拟化解决方案。他对如何在不同的情形下分配给Guest OS想要的Ring特权级别作了很好的改进。x86因而能够为核心虚拟化处理提供芯片层支持，并能够在软件堆栈中为虚拟机监控器提供专用的空间。VT无需复杂的软件工作环境。通过充分利用这些嵌入式硬件能力，单独软件厂商（ISV）能够减少其软件测试、验证和维护的需要，同时降低最终附加到用户身上的成本。

英特尔虚拟化技术的主要特性和优势为：

专为虚拟机监控器提供的全新特权空间，可支持未经修改的操作系统和应用在专门为他们设计的环境中运行，从而简化硬件调用。

通过硬件底层指令集来支持虚拟机监控器和已安装Guest OS之间的转换，使得虚拟化技术更加简单、高效、可靠。

虚拟机监控器（VMM）和已安装的Guest OS处理器状态信息保留在专用内存地址空间中，这样能够缩短各个操作系统访问硬件之间的间隔时间， 同时提高了各个虚拟机上操作系统之间的安全隔离性。

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