18、云资源虚拟化：虚拟机监控器与虚拟机的深入解析

云资源虚拟化：虚拟机监控器与虚拟机的深入解析

1. 虚拟机监控器（VMM）

虚拟机监控器（VMM），也被称为管理程序，是一种软件，它能安全地将计算机系统的资源划分为一个或多个虚拟机。在这个体系中，客户操作系统在 VMM 的控制下运行，而非直接运行在硬件上。VMM 以内核模式运行，而客户操作系统则运行在用户模式，有时硬件还会为客户操作系统支持第三种执行模式。

1.1 VMM 的功能与优势

• 多系统并发运行与隔离 ：VMM 允许在单个硬件平台上同时运行多个操作系统，并且能确保这些系统之间相互隔离，从而增强了安全性。它控制着客户操作系统对硬件资源的使用，一个虚拟机中发生的事件不会影响同一 VMM 下运行的其他虚拟机。
• 资源共享与迁移 ：VMM 使多个服务能够共享同一平台，还支持服务器在不同平台之间的迁移，即所谓的实时迁移。同时，它可以在修改系统的同时保持与原系统的向后兼容性。
• 操作监控与性能优化 ：当客户操作系统尝试执行特权指令时，VMM 会捕获该操作并确保其正确性和安全性。它还会监控系统性能，采取纠正措施以避免性能下降，例如通过交换出虚拟机（将该虚拟机的所有页面从实内存复制到磁盘，并使实内存帧可供其他虚拟机分页使用）来避免系统颠簸。

1.2 VMM 的虚拟化技术

• CPU 和内存虚拟化 ：VMM 对 CPU 和内存进行虚拟化。例如，它会捕获中断并将其分配给各个客户操作系统；若客户操作系统禁用中断，VMM