虚拟机类型

· 2023-04-15 · # virtualization

虚拟机的类型

直接运行在硬件上，充当了操作系统的角色，像操作系统一样实现调度、内存管理、驱动硬件等，典型的有Xen。

依赖主机的操作系统，主机操作系统依旧管理物理资源，将虚拟机当作应用在运行，复用了主机上操作系统的大部分功能。

系统ISA指的是读写敏感寄存器、控制处理器行为（如WFI）、控制虚拟或物理内存（打开、配置、安装页表）、控制外设（DMA和中断）。

为此必须提供捕捉系统ISA, 内存虚拟化、设备虚拟化。

将虚拟机放在操作系统原本的特权级，这样客户操作系统和进程都运行在用户态，操作系统。当用户态的程序执行特权指令，会陷入到VMM进行模拟。但是不是所有的敏感指令都是特权指令，如何处理这些不会下陷的敏感指令：

使用软件的方法对于任何一条指令进行模拟，没有任何指令直接在硬件上运行，同时使用内存维护虚拟机的状态。

解决了敏感指令不下陷的问题，实现简单，但是效率非常低。

通过翻译虚拟机指令，之后以基本块为单位进行执行。但是它不能处理自修改的代码，且中断插入的粒度较大，因为每次执行都是将翻译完的代码放到硬件上直接执行，所以VMM只能在边界进行检查。

提供hypercall，修改操作系统的源码，将所有的敏感指令替换为vmm的调用。

提升了敏感指令不下陷的问题，提升I/O等场景的性能。缺点是需要修改操作系统。

x86 引入了全新的特权级 root模式和non-root模式，将VMM运行在root模式，虚拟机运行在非root模式。

而在ARM中VMM运行在EL2，同时操作系统和应用程序分别运行在EL1和EL0。