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云计算服务的底层，虚拟化技术的实现原理

news 2025/8/11 18:54:09

虚拟化技术：

一、

从cpu说起，

intel和amd等cpu制造商

为了提高其cpu对

虚拟化程序的运算速度，

给cpu硬件里面

增加了指令集

VMLAUNCH, VMRESUME, VMEXIT, VMXOFF

这些指令集称为硬件辅助虚拟化技术的指令集。

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什么是指令集？

是指令的集合。

什么是指令？

是cpu提供给程序的一个个功能。程序编译成机器码，可以调用这些功能。

这些功能包括，加减乘除、与或非、移动、输入输出，和虚拟机的各项操作。

指令集通常包括多种类型的指令，如：
数据移动指令（如 MOV）
算术运算指令（如 ADD, SUB, MUL, DIV）
逻辑运算指令（如 AND, OR, NOT, XOR）
条件分支指令（如 JMP, JE, JNE）
输入输出指令（如 IN, OUT）
特殊功能指令（如虚拟化支持指令 VMLAUNCH, VMRESUME）

以intel的cpu举例

Intel VT-x (Virtualization Technology for x86)介绍：
Intel VT-x 是 Intel 处理器提供的硬件辅助虚拟化技术。
它通过提供一组新的指令和扩展现有指令集来支持虚拟化。
关键指令：
VMXON: 启用虚拟化模式。
VMXOFF: 关闭虚拟化模式。
VMREAD: 读取 VMCS（Virtual Machine Control Structure）中的字段。
VMWRITE: 写入 VMCS 中的字段。
VMPTRLD: 加载 VMCS。
VMPTRST: 存储 VMCS。
VMRESUME: 恢复虚拟机执行。
VMLAUNCH: 启动虚拟机执行。
VMEXIT: 退出虚拟机执行。
VMRUN: 运行虚拟机直到下一个事件发生。

程序编译成机器码，发送给cpu

cpu接收到机器码后，通过指令解码器将其解码成一系列微操作（micro-operations）

解码后的微操作被发送到cpu的执行单元进行实际执行。

各种计算之后，把结果返回给程序

程序拿着结果又去干别的事情。

比如把虚拟机启动起来。

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二、kvm

什么是kvm？

是内核的一个模块

加载这个模块，就可以调用cpu中的虚拟化指令集。

怎么加载？