8、虚拟机器与容器镜像的深入解析

虚拟机器与容器镜像的深入解析

1. 虚拟化基础概念

1.1 特权级别与虚拟机类型

在虚拟化领域，“内核级别”意味着管理程序（hypervisor）运行在 Ring 0。而客户操作系统（guest OS）内核通常运行在 Ring 1，这表明它的权限低于管理程序。

虚拟机主要分为两类：
- Type 2 VMM ：当在笔记本或台式机上运行虚拟机时，如通过 VirtualBox，这些虚拟机属于“托管型”或 Type 2 虚拟机。以运行 macOS 的笔记本为例，安装 VirtualBox 作为独立应用程序，它可以管理与主机操作系统共存的客户虚拟机，这些客户虚拟机可以运行 Linux 或 Windows 等系统。除了 VirtualBox，Parallels 和 QEMU 也是 Type 2 VMM 的例子。
- 基于内核的虚拟机（KVM） ：KVM 是一个 Linux 内核模块，通常被认为是 Type 1 管理程序，因为客户操作系统无需穿越主机操作系统。不过，这种分类过于简单，因为 KVM 常与 QEMU 一起使用，QEMU 可将客户操作系统的系统调用动态转换为主机操作系统的系统调用，并且能利用 KVM 提供的硬件加速。

1.2 虚拟化实现技术 - 陷阱与模拟（Trap-and-Emulate）

虚拟化的基本思想是“陷阱与模拟”。一些 CPU 指令是特权指令，只能在 Ring 0 执行，若在更高的环中尝试执行，会引发陷阱（trap），类似于应用程序中的异常触发错误处理程序，陷阱会使 CPU 调用 Ring 0 代码中的处理程序。

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