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传统物理机只有一个操作系统 两个进程在一个操作系统上运行会存在一些隐患#xff08;相互影响 争夺资源等#xff09; 解决方法#xff1a;如果各个进… 文章目录 传统计算机虚拟机VMM的对比支持虚拟化的CPU通常分更多指令等级特权 敏感 传统计算机
传统物理机只有一个操作系统 两个进程在一个操作系统上运行会存在一些隐患相互影响 争夺资源等 解决方法如果各个进程在不同操作系统不同物理机那就不存在这些隐患了。但这样浪费了物理机的硬件资源因为一个物理机可能可以运行多个进程
虚拟机
第一类是VMM管理硬件资源把硬件资源分配给各个虚拟机 单核CPU可以通过划分时间片从而不同虚拟机对应不同时间片使用这样看来就是一个独立CPU其实就是讲CPU的某些时间片分配给虚拟机而已磁盘和内存都是划分区域给不同虚拟机 VMM运行在内核态可以使用特权指令虚拟机的内核态和用户态运行在客户态 虚拟机的操作系统以为自己在内核态当其使用特权指令时会被VMM截获然后VMM会将该特权指令进行等价转换使得虚拟机以为自己执行成功了
第二类是VMM是作为一个进程运行在操作系统上VMM需要向操作系统请求分配硬件资源然后VMM进行再分配。硬件资源的管理者依然是宿主操作系统
注意两类虚拟机的运行都是相当于宿主机的一个进程
VMM的对比
资源分配方式第一类直接得到物理地址划分分配给虚拟机后虚拟成其虚拟机的虚拟地址第二类VMM会向Host OS申请一个大的虚拟空间这个再去划分分配给各个虚拟机内外存都是虚拟地址的然后虚拟机将得到的这个虚拟地址虚拟机将这个看为物理地址所以还需转为虚拟地址还需虚拟一次为其虚拟机所认为的虚拟地址
支持的虚拟机数量第一类没有宿主操作系统也没有宿主操作系统的进程完全是运行各个进程虚拟机所以虚拟机占用大部分硬件资源支持更多的虚拟机。第二类宿主操作系统和宿主操作系统的进程都需要硬件资源所以虚拟机可利用的虚拟资源相对来说较少自然支持的虚拟机数量更少
可迁移性第一类虚拟机是获得物理地址的如果迁移到别的VMM其相关的物理地址要求比较繁琐。而第二类虚拟机是获得宿主操作系统分配的虚拟地址的这个要求比较容易满足。
运行模式第一类假设VMM在ring0虚拟机操作系统在ring1虚拟机用户空间在ring2此时根据指令类型跳转到不同地方执行此时可以认为将特权指令分为ring1和ring0将不敏感指令防在ring1对虚拟机操作系统做相关要求即可实现ring1指令会跳转到虚拟操作系统执行敏感指令放在ring0这样对于跳转到VMM的指令就比较少了同时切换VMM次数自然也就少了。第二类VMM一部分在内核一部分在用户此时系统调用类似套娃虚拟机应用呈现发出系统调用后转换到虚拟机内核态虚拟机操作系统再将该系统调用给VMMVMM再向宿主操作系统请求。
支持虚拟化的CPU通常分更多指令等级特权 敏感
特权指令通常包括敏感指令。
在虚拟化技术中特权指令和敏感指令都是与CPU的运行权限和资源管理紧密相关的概念。具体来说
特权指令是指那些只能在最高特权级别通常是内核模式或环0执行的指令。这些指令能够访问和操作计算机的关键资源如内存管理单元、I/O设备等。 敏感指令是指在虚拟化环境中虚拟机监视器VMM需要捕获并模拟的指令以便客户操作系统能够在没有直接访问硬件的情况下运行。 在大多数情况下敏感指令确实是特权指令因为它们通常涉及到对关键系统资源的访问和管理。例如对于RISC处理器如MIPS、PowerPC、SPARC敏感指令是特权指令的一部分。然而在x86架构中虽然绝大多数敏感指令是特权指令但也存在一些敏感而非特权的指令这些指令在执行时不会自动触发陷阱Trap被VMM捕获。
总的来说特权指令和敏感指令在虚拟化技术中都扮演着重要的角色它们确保了系统的安全性和稳定性。
