VMware的架构图

 

　　管理多个虚拟机的软件叫做VMM（Virtual Machine Monitor），或者叫hypervisor。VMM做了三件事来欺骗Guest OS：分别是虚拟CPU、虚拟内存、虚拟I/O。

 

　　虚拟CPU：为每个虚拟机的CPU准备了一个虚拟寄存器的数据结构，跟踪着CPU所有寄存器中的值。CPU的全部状态其实就是所有寄存器的值，只要在Guest OS看来寄存器的值没问题，Guest OS就可以正常执行。

 

　　Guest OS作为一个用户进程，实际上运行在CPU的ring3模式（最低权限），但VMM让它以为自己运行在CPU的ring0模式（特权模式）。如果Guest OS访问ring3模式的寄存器，VMM是不会管的。但如果Guest OS试图访问一些ring3模式的寄存器，VMM就直接修改虚拟寄存器的值，让Guest OS认为自己真的操作了这些特权模式下才能访问的寄存器。

 

　　虚拟内存：VMM实现了从虚拟内存到虚拟机物理内存再到物理内存的 三级地址转换，解决了Guest OS访问内存的问题，在Guest OS看来，地址还是从虚拟内存映射到物理内存。

 

　　虚拟I/O：如果VMM发现Guest OS要对某个I/O设备进行操作，那么就用软件模拟这个过程，比如要对磁盘进行读写，VMM就把这个操作改成对文件的读写。

 

　　总的来说，Guest OS的运行在VMM的严密监控下，在权限允许的范围内，Guest OS干啥都行，但如果超出了权限，VMM就要干预。

 

　　虚拟化技术与云计算

 

　　目前比较常用的虚拟机技术有VMWare，Xen，KVM，虽然虚拟化的思路差不多，但具体所使用的虚拟化技术还是有所区别的。

 

　　VMWare是商用软件，需要付费，且不开源。Xen和KVM都是开源的。不过Xen的操作复杂，维护成本较高，Linux官方内核已经去掉了对Xen的支持。KVM是Linux Kernel的一部分，因此会随着Linux内核的升级而不断优化和改进。在云计算领域目前用的虚拟机技术最多的也是KVM。