前言

本系列主要是记录学习VT虚拟化技术过程中的一些笔记，并通过Intel开发手册和网络资料学习虚拟机体系结构的基础知识，以及支持多软件环境处理器硬件虚拟化的虚拟机扩展（VMX）。
有关VMX指令的信息，请参阅《英特尔64和IA-32体系结构软件开发人员手册》第2B卷。
《英特尔64和IA-32体系结构软件开发人员手册》第3B卷的章节介绍了VMX的其他方面和系统编程注意事项。

简介

VT，就是虚拟化技术（Virtualization Technology）的缩写。Intel VT就是指Intel的虚拟化技术。这种技术简单来说就是让可以让一个CPU工作起来就像多个CPU并行运行，从而使得在一台电脑内可以同时运行多个操作系统。只有部分Intel的CPU才支持这种技术。——摘自《百度百科》

开启VT后，CPU进入VMX模式，处理器对虚拟化的支持是通过一种称为VMX操作的处理器操作形式提供的。

分类

Intel VT技术，主要由三部分技术组成：VT-x、VT-d和VT-c。
VT-x是处理器技术，提供内存以及虚拟机的硬件隔离，所涉及的技术有页表管理以及地址空间的保护。
VT-d是处理有关芯片组的技术，它提供一些针对虚拟机的特殊应用，如支持某些特定的虚拟机应用跨过处理器I/O管理程序，直接调用I/O资源，从而提高效率，通过直接连接I/O带来近乎完美的I/O性能。
VT-c是针对网络提供的管理，它可以在一个物理网卡上，建立针对虚拟机的设备队列。

作用

在VT（Virtualization Technology）诞生之初，主要是为了便于虚拟机的管理，随着掌握VT（Virtualization Technology）技术的人不断增加，VT（Virtualization Technology）的用途也越来越广泛，例如目前一些游戏厂商就是使用VT技术来对游戏内存进行保护。

VT能做到的事情例如：

• 重定向中断
• MSR寄存器保护
• 监控控制寄存器/调试寄存器
• ……

虚拟机架构

虚拟机扩展定义了对IA-32处理器上的虚拟机的处理器级支持，支持Virtual-machine monitors (VMM) 和Guest software这两类主要的软件。

Virtual-machine monitors (VMM)

VMM充当主机，完全控制处理器和其他平台硬件。
VMM为Guest software提供了虚拟处理器的抽象，并允许它直接在逻辑处理器上执行。
VMM能够保留对处理器资源、物理内存、中断管理和I/O的选择性控制。
它是负责与虚拟机进行交互的管理器，当虚拟机发出一条指令时，会被VMM捕捉到，然后VMM会模拟执行这条指令，并将结果返回给虚拟机。
因为VMM需要有执行0环指令的权限，因此VMM需要运行在0环。
如果用户要在虚拟机中获得使用VT的权限，需要先在设置中开启相关选项。

Guest software

每个虚拟机（VM）都是一个Guest software环境，由操作系统（OS）和应用软件组成。
每个虚拟机独立于其他虚拟机运行，并在同一接口上使用物理平台提供的处理器、内存、存储器、图形和I/O。
软件的行为就像它在没有VMM的平台上运行一样。
在虚拟机中执行的软件必须以较低的权限运行，以便VMM可以保留对平台资源的控制。

VMX

VMX操作有两种：
VMX root
VMX non-root
通常，VMM将在VMX root中运行，而Guest software将在VMX non-root中运行。VMX root和VMX non-root之间的转换称为VMX转换。VMX转换有两种。过渡到VMX non-root称为VM entries。从VMX non-root过渡到VMX root称为VM exits。

VMX root

进入VMX root模式后，CPU唯一的区别是能够执行VMX指令，并能够有限地向部分控制寄存器中加载值。

VMX non-root

VMX non-root中的处理器行为受到限制和修改，以促进虚拟化实现。
某些指令(包括新的VMCALL指令)和事件会导致虚拟机退出，而不是通常的操作。这是由于这些虚拟机出口替换了普通行为，VMX non-root中的软件功能受到限制。正是这个限制允许VMM保留对处理器资源的控制。
由于不存在标志位表示当前系统是否处于VMX non-root状态，因此没有软件能够以此判断自己是否在虚拟机中。

VT实现

在VMware中为用户开启VT支持的方法：
虚拟机」-「设置」-「处理器和内存」-「高级选项」- 勾选「在此虚拟机中启用Hypervisor」
注意：如果无法勾选，需要先在BIOS中开启VT支持。