一、定義
虛拟化是指通過虛拟化技術将一台計算機虛拟為多台邏輯計算機。在一台計算機上同時運作多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運作不同的作業系統，并且應用程式都可以在互相獨立的空間内運作而互不影響，進而顯著提高計算機的工作效率。
虛拟化技術可以擴大硬體的容量，簡化軟體的重新配置過程。cpu的虛拟化技術可以單cpu模拟多cpu并行，允許一個平台同時運作多個作業系統，并且應用程式都可以在互相獨立的空間内運作而互不影響，進而顯著提高計算機的工作效率。
二、虛拟化的類别
虛拟化的類别有很多，定義也很寬泛；無法做到全面詳述。這裡将簡單說明：
1、模拟：emulation(底層和模拟架構不需要一緻)；通過軟體模拟是需要模拟環ring0/1/2/3層；但是性能差；是以使用相對較少。
硬體-->host-->vmm(emulation)-->virtulization host
2、完全虛拟化(full-virtualization):隻虛拟出環ring0(以cpu虛拟化來說明)
bt：二進制翻譯技術(binary translate)；将模拟的cpu直接翻譯成特權指令；限定虛拟結構平台和底層實體架構必須保持一緻。基于軟體的完全虛拟化。
優點：不用修改guestos核心可以直接使用；應用廣泛。
缺點：在vmm捕獲特權指令和翻譯過程會導緻性能的下降。
硬體輔助虛拟化：5個指令環；在環0的底層加了環-1；環0的特權指令給了環-1；hvm(hardware virtulization machine)；屬于硬體的完全虛拟化。
3、半虛拟化(para-virtulization)：guest明确知道自己運作在虛拟機上；；在執行特權指令時直接向hyper call調用；省去了特權指令的翻譯過程。
優點：相對完全虛拟化；性能高；省去了特權指令的翻譯過程。
缺點：需要對guestos核心的修改；應用有限制。
4、os級别的虛拟化：硬體-->os kernel-->多個使用者空間
5、庫虛拟化：wine
6、應用程式虛拟化：jvm
虛拟化的實作方式：
兩種類型：
type-i：hypervisor；在虛拟機的管理上更加的徹底和可靠。
type-ii：主控端運作在硬體上；可以依賴主控端的各種管理軟體進行虛拟機管理。
三、記憶體(memory)虛拟化
記憶體虛拟化是虛拟機實作中的重要部分。在虛拟機中，虛拟出來的guest os和host os用的是相同的實體記憶體，卻不能讓它們互相影響到。如果os在實體機上運作，隻要os提供頁表，mmu會在訪存時自動做虛拟位址(virtual address, va)到實體位址(physical address, pa)的轉化。而如果虛拟機上運作時，guest os經過位址轉化到的“實體位址”并不是真實實體記憶體上的位址(gva-->gpa)，是以還需要使用軟體将其轉化為真實實體記憶體位址(hpa)。也就是說guest os要通路va需要經過gva-->gpa-->hpa的轉化。
mmu virtualization：
guest完成gva-->gpa第一層轉化，硬體同時完成gpa到hpa這第二層轉化。第二層轉化對于guest os來說是透明的。guest os通路記憶體時和在實體機運作時是相同的，是以可以實作全虛拟化。這種特性intel和amd都有支援。intel稱之為extended page tables (ept)，amd稱之為nested page tables (npt)。其優點是hypervisor節省了工作，缺點是需要硬體支援。
tlb virtualization：tagged tlb
tlb：轉換後援存儲器；原生隻存儲va-->pa的對應關系。是以在虛拟記憶體中的兩次轉換會導緻tlb的命中率失效。緻使性能降低。是以使用tagged tlb，它緩存了guest對象和gva-->hpa的對應關系。需要cpu的支援。
四、i/o虛拟化的方式
模拟(完全虛拟)：完全使用軟體來模拟真實硬體；模拟通常硬體；例如鍵盤滑鼠；通過焦點捕獲；焦點被哪個主機捕獲就被哪個主機使用。性能很差。
半虛拟化：對硬體驅動由前端(io frontend)直接轉到後端(io backend)調用；通常僅适用于硬碟和網卡。性能高。
io-through:io透傳；直接配置設定給虛拟機實體裝置；例如直接配置設定一個硬碟或網卡給虛拟機；需要硬體具備io透傳技術；在xen下由dom0配置設定；但是通路使用直接使用；不經過dom0。需要硬體支援。
i/o具體工作模式：
vmm：對io的驅動有三種模式：
自主vmm：由vmm自行提供驅動和控制台；
混合vmm：借助于os提供驅動；
依賴于外部os實作特權域
自我提供特權域
寄宿式vmm：
五、虛拟化網絡
bridge：把原主控端上的網卡當交換機；然後虛拟出一個橋來接收發往主控端的資料包。
isolation mode：僅guest之間通信；不與外部網絡和主控端通信。
routed mode：與外部主機通信；依賴于靜态路由指定到各guest需經過pnet0。
host-only：不與外部主機通信。
nat：位址轉換；在虛拟網卡和實體網卡之間建立一個nat轉發伺服器；對資料包進行源位址轉換。
到此基本虛拟化基礎以詳解完成。
如有錯誤；懇請糾正。