CPU 虚拟化基本知识

CPU 虚拟化着重于性能，只要有可能就会直接在处理器上运行。只要有可能就会使用基础物理资源，且虚拟化层仅在需要时才运行指令，使得虚拟机就像直接在物理机上运行一样。

CPU 虚拟化与仿真不同。采用仿真时，所有操作均由仿真器在软件中运行。软件仿真器允许程序在不同于最初编写时所针对的计算机系统上运行。仿真器通过接受相同的数据或输入并获得相同的结果，来模拟或再现原始计算机的行为，从而实现仿真。仿真提供了可移植能力，并在几个不同平台上运行针对一个平台而设计的软件。

CPU 资源过载时，ESX/ESXi 主机将在所有虚拟机之间对物理处理器进行时间划分，以便每个虚拟机在运行时就如同具有指定数目的虚拟处理器一样。运行多个虚拟机的 ESX/ESXi 主机会为各虚拟机分配一定份额的物理资源。如果使用默认资源分配设置，与同一主机关联的所有虚拟机都将在每个虚拟CPU上收到相同份额的CPU。

这意味着单处理器虚拟机分配到的资源只有双处理器虚拟机的一半。

基于软件的 CPU 虚拟化

采用基于软件的CPU虚拟化后，客户机应用程序代码直接在处理器上运行，同时转换客户机特权代码并在处理器上运行该代码。

转换后的代码有点大，比本机版本的执行速度通常要慢。因此，具有少量特权代码组件的客户机程序的运行速度与本机程序非常接近。而具有大量特权代码组件（如系统调用、陷阱或页面表更新）的程序在虚拟环境中的运行速度可能较慢。

硬件辅助的 CPU 虚拟化

某些处理器（例如 Intel VT 和 AMD SVM）为 CPU 虚拟化提供了硬件辅助。

使用此辅助时，客户机可以使用独立的执行模式（称为客户机模式）。应用程序代码或特权代码等客户机代码均在客户机模式中运行。出现某些事件时，处理器退出客户机模式而进入根模式。管理程序将在根模式中执行，确定退出的原因，采取任何必需的措施，并在客户机模式中重新启动客户机。

将硬件辅助用于虚拟化时，不需要再转换代码。因此，系统调用或陷阱密集型工作负载在运行时的速度非常接近本机速度。但是，诸如涉及更新页面表之类的一些工作负载会导致多次退出客户机模式而进入根模式。根据退出的次数和退出所用的总时间，这可能会明显降低执行的速度。

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