CPU 虚拟化的常见方式

CPU虚拟化是将一个物理的CPU虚拟成多个虚拟CPU供虚拟机使用。

在传统的X86指令集中，CPU有4个特权级（0－3）,第0级用来运行操作系统，拥有最高的特权，第3级用来运行应用程序，拥有最低的特权级。

虚拟机运行的过程中，通常VMM作为管理组件，运行在宿主机的操作系统中，拥有最高特权级别，而虚拟机上的操作系统就职能运行在第3级别了。

但是，操作系统中的某些指令，只能运行在最高特权级别，因此运行在第3级别的guest操作系统如何去执行那些只能在第0级才能运行的特权指令，就成为一个急需解决的问题。

根据实现机制的不同，这一过程分为三类：

（1）基于模拟执行的CPU虚拟化，也就是所谓的全虚拟化。

当VMM捕获到guest操作系统需要执行的特权指令时，用本地物理CPU的指令对该特权指令进行模拟运行，并将结果返回给guest操作系统。

这中方式的一个优点就在于，它可以虚拟出与本地物理CPU指令集不同的虚拟CPU

如kvm， vmware

（2）操作系统辅助虚拟化，也就是所谓的半虚拟化

将guest操作系统中的特权指令通过hypercall的方式进行改写，类似于系统调用

这种方式需要修改guest操作系统，

如xen

（3）硬件支持的虚拟化

现如今常见的处理器都支持，intel为 Intel VT-x， AMD 为 SVM

在通常的CPU基础之上，增加了一个新的模式，通过CPU模式的切换来执行那些特权指令。