45、云资源虚拟化：从硬件支持到Xen hypervisor的全面解析

云资源虚拟化：从硬件支持到Xen hypervisor的全面解析

1. 虚拟化对应用性能的影响

虚拟化开销通常会对虚拟机（VM）中运行的应用程序性能产生负面影响。不过，在某些情况下，虚拟机中的应用程序性能可能优于传统操作系统中的应用程序。例如，当缓存被划分给不同的虚拟机时，实现了缓存隔离，让竞争缓存的工作负载在不同虚拟机中运行是有益的。在传统操作系统中，缓存往往不会在进程间平均分配，一个进程可能比另一个进程更好地利用缓存空间。比如，一个写密集型进程和一个读密集型进程，写密集型进程可能会大量占用缓存。

应用程序在虚拟机中的I/O性能取决于多个因素，如虚拟机使用的磁盘分区、CPU利用率、竞争虚拟机的I/O性能以及I/O块大小。在Xen平台上，最优选择和默认选择之间的差异在8%到35%之间。

2. 虚拟化的硬件支持

2.1 早期发展

2000年初，人们意识到虚拟化的硬件支持是必要的，英特尔（Intel）和AMD开始着手开发x86架构的第一代虚拟化扩展。2005年，英特尔发布了两款支持VT - x的奔腾4型号，2006年，AMD推出了Pacifica，随后又推出了几款速龙64型号。

2.2 Intel的VMX和AMD的SVM

2006年，英特尔引入了虚拟机扩展（VMX），AMD则推出了安全虚拟机（SVM）指令集扩展。VMX的虚拟机控制结构（VMCS）用于跟踪主机状态和客户虚拟机，在它们之间进行控制转移时发挥作用。VMCS中存储着三种类型的数据：
- 客户机状态 ：包含虚拟化的CPU寄存器（如控制寄存器或段寄存器），在VMEntry时，CPU从内核模式切