一、定义
虚拟化是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。cpu的虚拟化技术可以单cpu模拟多cpu并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
二、虚拟化的类别
虚拟化的类别有很多，定义也很宽泛；无法做到全面详述。这里将简单说明：
1、模拟：emulation(底层和模拟架构不需要一致)；通过软件模拟是需要模拟环ring0/1/2/3层；但是性能差；所以使用相对较少。
硬件-->host-->vmm(emulation)-->virtulization host
2、完全虚拟化(full-virtualization):只虚拟出环ring0(以cpu虚拟化来说明)
bt：二进制翻译技术(binary translate)；将模拟的cpu直接翻译成特权指令；限定虚拟结构平台和底层物理架构必须保持一致。基于软件的完全虚拟化。
优点：不用修改guestos内核可以直接使用；应用广泛。
缺点：在vmm捕获特权指令和翻译过程会导致性能的下降。
硬件辅助虚拟化：5个指令环；在环0的底层加了环-1；环0的特权指令给了环-1；hvm(hardware virtulization machine)；属于硬件的完全虚拟化。
3、半虚拟化(para-virtulization)：guest明确知道自己运行在虚拟机上；；在执行特权指令时直接向hyper call调用；省去了特权指令的翻译过程。
优点：相对完全虚拟化；性能高；省去了特权指令的翻译过程。
缺点：需要对guestos内核的修改；应用有限制。
4、os级别的虚拟化：硬件-->os kernel-->多个用户空间
5、库虚拟化：wine
6、应用程序虚拟化：jvm
虚拟化的实现方式：
两种类型：
type-i：hypervisor；在虚拟机的管理上更加的彻底和可靠。
type-ii：宿主机运行在硬件上；可以依赖宿主机的各种管理软件进行虚拟机管理。
三、内存(memory)虚拟化
内存虚拟化是虚拟机实现中的重要部分。在虚拟机中，虚拟出来的guest os和host os用的是相同的物理内存，却不能让它们相互影响到。如果os在物理机上运行，只要os提供页表，mmu会在访存时自动做虚拟地址(virtual address, va)到物理地址(physical address, pa)的转化。而如果虚拟机上运行时，guest os经过地址转化到的“物理地址”并不是真实物理内存上的地址(gva-->gpa)，因此还需要使用软件将其转化为真实物理内存地址(hpa)。也就是说guest os要访问va需要经过gva-->gpa-->hpa的转化。
mmu virtualization：
guest完成gva-->gpa第一层转化，硬件同时完成gpa到hpa这第二层转化。第二层转化对于guest os来说是透明的。guest os访问内存时和在物理机运行时是相同的，所以可以实现全虚拟化。这种特性intel和amd都有支持。intel称之为extended page tables (ept)，amd称之为nested page tables (npt)。其优点是hypervisor节省了工作，缺点是需要硬件支持。
tlb virtualization：tagged tlb
tlb：转换后援存储器；原生只存储va-->pa的对应关系。所以在虚拟内存中的两次转换会导致tlb的命中率失效。致使性能降低。所以使用tagged tlb，它缓存了guest对象和gva-->hpa的对应关系。需要cpu的支持。
四、i/o虚拟化的方式
模拟(完全虚拟)：完全使用软件来模拟真实硬件；模拟通常硬件；例如键盘鼠标；通过焦点捕获；焦点被哪个主机捕获就被哪个主机使用。性能很差。
半虚拟化：对硬件驱动由前端(io frontend)直接转到后端(io backend)调用；通常仅适用于硬盘和网卡。性能高。
io-through:io透传；直接分配给虚拟机物理设备；例如直接分配一个硬盘或网卡给虚拟机；需要硬件具备io透传技术；在xen下由dom0分配；但是访问使用直接使用；不经过dom0。需要硬件支持。
i/o具体工作模式：
vmm：对io的驱动有三种模式：
自主vmm：由vmm自行提供驱动和控制台；
混合vmm：借助于os提供驱动；
依赖于外部os实现特权域
自我提供特权域
寄宿式vmm：
五、虚拟化网络
bridge：把原宿主机上的网卡当交换机；然后虚拟出一个桥来接收发往宿主机的数据包。
isolation mode：仅guest之间通信；不与外部网络和宿主机通信。
routed mode：与外部主机通信；依赖于静态路由指定到各guest需经过pnet0。
host-only：不与外部主机通信。
nat：地址转换；在虚拟网卡和物理网卡之间建立一个nat转发服务器；对数据包进行源地址转换。
到此基本虚拟化基础以详解完成。
如有错误；恳请纠正。