虛擬化面臨的挑戰
虛擬化面臨的問題更多的是X86架構的CPU遇到的問題，X86系統的CPU有一個保護機制，它所所有的指定分爲四個級別，只有0級別和3級別使用了，0是最高的權限，通常是對硬件的調用權，級別3通常是對應用程序打交道。
我感覺有必要說一下CPU的保護機制。假如所有的應用程序運行在環0，都可以直接操作硬件的內存空間，這樣豈不是這個程序的數據可以很輕易被另一個程序調用或者覆蓋，安全性就沒有，所以必須要有一箇中間人進行調度，無論哪個程序想使用硬件資源，都得由內核進行統一的資源調度分配，這樣才安全合理。
從虛擬化的架構來看，宿主機的系統就是真正的系統，而OS僅看做是一個軟件 ，那麼宿主機的系統應該運行在環0裏面，準備的說應該是宿主機的內核運行在環0裏面，而整個OS都運行在環3裏面。
在宿主機的角度來看，OS僅僅是一個程序，但是對OS來說，它是不知道自己是一個程序，OS認爲自己是一個完整的系統、自己有自己的硬件。這有點像《×××帝國》裏面的虛擬世界裏的人，他們都認爲自己就是一個完整的人，有自己的身體，但是實際上他們僅僅是意識，這種機制在IT領域被大範圍的採用，比如每個程序都會認爲自己對CPU是獨佔的，對內存也是獨佔的，但實際上他們僅使用了很少的一部分。
那麼問題就來了，OS認爲自己有完整的“實體”，有用戶空間，也有內核空間，但它實際上就只是一個程序，它實際在真正CPU的環3裏面，OS執行一個敏感指令時，比如shutdown，OS會判斷這個指令是對硬件操作性的指令，OS應該把這個指定交給環0，但是OS整個就處在環3裏面，就算OS把shutdown交給了環0，這個環0還是處在真正CPU的環3裏面，OS把一個原本應該在環0執行的指令，交給了真正CPU的環3，環3也不能執行呀！環3會報錯的，所以原本出於安全性考慮設置的保護機制，對一套硬件上運行多個程序提供了保護機制，但是對於一套硬件同時運行多個操作系統成爲了難題。
早期使用模擬仿真技術
值得注意的，這裏說的是僅僅是X86架構的CPU，而IMB的CPU就沒有這種難題，因爲IBM第一個提出虛擬化的概念，他們的CPU在很早就已經支持虛擬化了。
是通過純軟件來解決面臨的挑戰，正面來講一下是如何解決的？
當OS的環0執行一個敏感指令shutdown的時候，會被VMM給捕獲到，VMM會認爲出現一個異常，因爲一個環0上的指令怎麼能在環3上執行呢？VMM會進行一個降級的處理，會把shutdown的級別由環0級別降到環3，然後進行模擬執行，可能你問了，環3怎麼可能執行環0的指令的呢？它不是真正執行的，而是模擬執行的。
但是由於X86架構的CPU，敏感指令並不完全是特權指令，所以有些敏感指令對於VMM業說是捕捉不到的，所以無法進行特權降級然後陷入模擬，所以由於X86架構的CPU的這種情況，無法實現完整的虛擬化功能。但是早期的虛擬化就是這麼實現的。
二進制編譯技術：
INTEL的X86架構的CPU通過模擬仿真技術使用虛擬化很勉強，不完整，直到1999年纔得到改善，因爲那時VMware公司崛起了，vmware公司找到關於x86cpu實現完整虛擬化的解決方案：二進制翻譯技術和優先的級壓縮技術。
vmware公司將OS的用戶應用程序放置成環3，而OS的系統放置在環1，VMM當然還是在環0上。當OS的應用運行指令時因爲應用運行的指令不能對硬件進行什麼調用，所以OS的應用運行的指令都是調用的是VMM層的用戶指令，反正對硬件沒有什麼威脅。當使用一些敏感指令時會被VMM捕獲進行特權降級和陷入模擬，我們上節課說了，這個地方是有缺陷的，因爲VMM不能把所有的敏感指令都給捕獲，這時候就要用到二進制翻譯技術。
二進制翻譯技術比較複雜，我們沒有必要從理解的那麼深刻，但是我們要大概知道它在做什麼，下面是自己的理解，二進制翻譯技術就是把二進制從原平臺映射到目的平臺，有點編譯的意思，與傳統的編譯不同的操作的對象不同，傳統的編譯是把代碼編譯成二進制，而這裏的二進制翻譯技術是把這個平臺的二進制翻譯另一個平臺，那麼這麼做有什麼意義呢？我們在之前說過，X86架構之所以不能實現完整虛擬化的原因是VMM不能捕捉所有的敏感指令，而有了二進制翻譯技術之後，通過二進制翻譯技術可以把原本不能捕獲的X86架構敏感指令翻譯成別的架構的敏感指令，比如POWER-PC架構的敏感指令，而POWER-PC這個平臺的敏感指令就是特權指令，這樣一下，VMM就能間接的捕獲OS的所有敏感指令，進而進行特權降級，然後陷入模擬，最後實現OS操作系統需要做的操作。到此，完整的虛擬化得以實現。
以上所說的這些，都是通過軟件來實現的，通過軟件實現的話，效率就不怎麼高，所以這種虛擬化就是很慢。