全面解析Intel Virtualization Technology(VT) - 虚拟化

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全面解析Intel Virtualization Technology(VT)

发布日期：2007-2-6 6:09:29 作者：网络之鹰出处：网络之鹰技术站

英特尔已经发布了七款支持VT（Virtualization Technology，虚拟化技术）技术的处理器——奔腾4 672，662，奔腾D920，930，940，950奔腾EE 955。Intel Virtualization Technology就是以前众所周知的“Vanderpool”技术，这种技术让可以让一个CPU工作起来就像多个CPU并行运行，从而使得在一部电脑内同时运行多个操作系统成为可能。

这种VT技术并不是一个新鲜事物，市面上已经有一些软件可以达到虚拟多系统的目的，比如VMware workstation、Virtual PC等，使用这种技术就可以单CPU模拟多CPU并行，可以实现单机同时运行多操作系统。

多任务工作原理示意图

超线程工作原理示意图

虚拟技术原理示意图

Virtualization技术和多任务（multitasking）、HyperThreading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并行运行，而在虚拟技术中，你可以拥有多个操作系统同时运行，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HyperThreading超线程只是在SMP系统（Symmetric Multi Processing）中单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。

当然了，如果一个CPU同时支持HyperThreading和Virtualization技术的话，每一个虚拟CPU在各自的操作系统中都被看成是两个对称多任务处理的CPU。

虚拟技术可能让人联想到早期CPU上的“Virtual 8086”技术，这种V86模式技术是用来兼容早期的8086/8088处理器而设计的，最早出现在386机器上。使用V86模式你可以创建好几个并行虚拟8086计算机来运行多个DOS程序，同样道理，使用VT技术你也可以创建几个完整的虚拟电脑来运行几个完整的操作系统。

可是既然已经有VMware等这种可以达到虚拟目的的软件，为什么我们还要努力来实现硬件CPU内部的虚拟技术呢？这是因为硬件CPU的虚拟技术有许多优势。支持虚拟技术的CPU带有多余的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，控制软件VMV（Virtual Machine Monitor)会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。

工作原理

带有虚拟技术的处理器具有额外的指令集，叫做Virtual Machine Extensions，简称VMX。VMX给CPU带来了10个新的虚拟专用指令：VMPTRLD, VMPTRST, VMCLEAR, VMREAD, VMWRITE, VMCALL, VMLAUCH, VMRESUME, VMXOFF and VMXON。

虚拟技术运行原理图

在虚拟状态下有两种工作模式：root操作和非root操作。通常只有虚拟操作软件——Virtual Machine Monitor (VMM)能够运行在root操作模式下，而操作系统在虚拟机的顶层运行在非root操作模式下。运行在虚拟机顶层的软件同时也叫做“guest software”。

要进入虚拟模式，VMM需要执行VMXON指令来调入VMM软件，VMM软件使用VMLAUNCH指令来进入每一个虚拟机，使用VMRESUME指令来退出。如果想要退出虚拟模式，可以使用VMM运行VMXOFF指令。在图中的每个guest系统可以是不同的操作系统，同时运行自身的软件。

实际使用中如何实现

根据intel的资料，intel虚拟技术的实现需要同时具有处理器、芯片组、BIOS、VMM软件的支持，这些特定的平台软件必须全部到位。同时性能方面要视不同的硬件和软件平台而定，intel虚拟技术支持的BIOS和VMM程序现在正在开发之中。

据我们所知，现在还没有支持虚拟技术的VMM软件，所以即使你买了一款支持VT技术的CPU，你还要等待Intel放出VMM软件才能使用上VT技术。同时还要等主板厂商放出VMM支持的BIOS（或者保证使得现有的主板BIOS支持虚拟技术）。

现在未知的就是，至关重要的虚拟技术VMM软件intel将是免费放出还是需要交费才可以。定价如何才合适呢？类似的软件虚拟技术，VMware Workstation 5价格为189～199美元之间，所以我们希望intel即使不免费提供VMM软件也会比这个价格要少很多。

Intel虚拟技术承诺比VMWare软件虚拟技术性能要高的多，这个我们要等到VT VMM软件可用的时候才能够看个究竟了。

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