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访问特权资源

Guest OS对特权资源的每次访问都会触发处理器异常，然后由 VMM 模拟执行，如果访问过于频繁，则系统整体性能将会受到极大损害。比如对中断的屏蔽和启用，cli（Clear Interrupts）指令在 Pentium 4处理器上需要花费 60 个时钟周期（cycle）。又如，处理器本地高1级可编程中断处理器（Local APIC）上有一个操作系统可修改的任务优先级寄存器（Task-Priority Register），IO-APIC 将外部中断转发到 TPR 值***1低的处理器上（期望该处理器正在执行低优先级的线程），从而优化中断的处理。TPR 是一个特权寄存器，某些操作系统会频繁设置（Linux Kernel只在初始化阶段为每个处理器的 TPR 设置相同的值）。

软件VMM 所遇到的以上挑战从本质上来说是因为 Guest OS 无法运行在它所期望的***1高特权级，传统的 Trap-And-Emulate 处理方式虽然以透明的方式基本解决上述挑战，但是带来极大的设计复杂性和性能下降。当前比较***的虚拟化软件结合使用二进制翻译和超虚拟化的技术，核心思想是动态或静态地改变 Guest OS 对特权状态访问的操作，尽量减少产生不必要的硬件异常，同时简化 VMM 的设计。

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硬件依赖虚拟化关系

在决定是否进行虚拟化之前，你还应该考虑负载对于虚拟化物理硬件的依赖性。虚拟化硬件依赖性存在多种形式。比如，我看到一个虚拟化应用程序在底层明确规定只能使用一种非常特定的主机总线接口卡。这种依赖关系将会妨碍特定应用程序在虚拟化服正常工作。

你可能会遇到的另外一种虚拟化硬件依赖关系和版权保护相关。有些虚拟化应用程序会检查机器是否插入了USB闪存盘或者虚拟化校验处理器的序列号，以防止虚拟化应用程序被非1法复1制。对于虚拟化使用物理硬件作为复1制保护机制的应用程序来说，vmware虚拟化技术，通常不能对其进行虚拟化。

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虚拟化技术的影响力

无论是何种软件方法，隔离性都是由Hypervisor软件提供的，过多的隔离必然会导致性能的下降。这些问题主要跟x86设计时就没有考虑虚拟化有关。我们先来看看x86处理器的Privilege特权等级设计。虚拟化技术x86架构为了保护指令的运行，提供了指令的4个不同Privilege特权级别，术语称为Ring，从Ring 0～Ring 3。Ring 0的优先级***1高，vmware虚拟化技术价格，Ring 3***1低。

各个级别对可以运行的指令有所限制，例如，GDT，IDT，LDT，TSS等这些指令就只能运行于Privilege 0，也就是Ring 0。要注意Ring/Privilege级别和我们通常认知的进程在操作系统中的优先级并不同。Xeon Stoakley平台操作系统必须要运行一些Privilege 0的特权指令，因此Ring 0是被用于运行操作系统内核，Ring 1和Ring 2是用于操作系统服务，Ring 3则是用于应用程序。然而实际上并没有必要用完4个不同的等级，一般的操作系统实现都仅仅使用了两个等级，即Ring 0和Ring 3，如图所示：虚拟化技术也就是说，在一个常规的x86操作系统中，系统内核必须运行于Ring 0，而VMM软件以及其管理下的Guest OS却不能运行于Ring 0——因为那样就无法对所有虚拟机进行有效的管理，就像以往的协同式多任务操作系统（如，Windows 3.1）无法保证系统的稳健运行一样。在没有处理器辅助的虚拟化情况下，vmware虚拟化技术价格，挑战就是采用Ring 0之外的等级来运行VMM (Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器）或Hypervisor，以及Guest OS。

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