一、定義
虛擬化是指通過虛擬化技術將一臺計算機虛擬爲多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統，並且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。
虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU並行，允許一個平臺同時運行多個操作系統，並且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。
二、虛擬化的類別
虛擬化的類別有很多，定義也很寬泛；無法做到全面詳述。這裏將簡單說明：
1、模擬：emulation(底層和模擬架構不需要一致)；通過軟件模擬是需要模擬環Ring0/1/2/3層；但是性能差；所以使用相對較少。
硬件-->Host-->VMM(emulation)-->Virtulization host
2、完全虛擬化(full-virtualization):只虛擬出環ring0(以CPU虛擬化來說明)
BT：二進制翻譯技術(Binary Translate)；將模擬的CPU直接翻譯成特權指令；限定虛擬結構平臺和底層物理架構必須保持一致。基於軟件的完全虛擬化。
優點：不用修改GuestOS內核可以直接使用；應用廣泛。
缺點：在VMM捕獲特權指令和翻譯過程會導致性能的下降。
硬件輔助虛擬化：5個指令環；在環0的底層加了環-1；環0的特權指令給了環-1；HVM(hardware virtulization machine)；屬於硬件的完全虛擬化。
3、半虛擬化(para-virtulization)：Guest明確知道自己運行在虛擬機上；；在執行特權指令時直接向hyper call調用；省去了特權指令的翻譯過程。
優點：相對完全虛擬化；性能高；省去了特權指令的翻譯過程。
缺點：需要對GuestOS內核的修改；應用有限制。
4、OS級別的虛擬化：硬件-->OS kernel-->多個用戶空間
5、庫虛擬化：wine
6、應用程序虛擬化：jvm
虛擬化的實現方式：
兩種類型：
Type-I：Hypervisor；在虛擬機的管理上更加的徹底和可靠。
Type-II：宿主機運行在硬件上；可以依賴宿主機的各種管理軟件進行虛擬機管理。
三、內存(Memory)虛擬化
內存虛擬化是虛擬機實現中的重要部分。在虛擬機中，虛擬出來的Guest OS和Host OS用的是相同的物理內存，卻不能讓它們相互影響到。如果OS在物理機上運行，只要OS提供頁表，MMU會在訪存時自動做虛擬地址(Virtual address, VA)到物理地址(Physical address, PA)的轉化。而如果虛擬機上運行時，Guest OS經過地址轉化到的“物理地址”並不是真實物理內存上的地址(GVA-->GPA)，因此還需要使用軟件將其轉化爲真實物理內存地址(HPA)。也就是說Guest OS要訪問VA需要經過GVA-->GPA-->HPA的轉化。
MMU Virtualization：
Guest完成GVA-->GPA第一層轉化，硬件同時完成GPA到HPA這第二層轉化。第二層轉化對於Guest OS來說是透明的。Guest OS訪問內存時和在物理機運行時是相同的，所以可以實現全虛擬化。這種特性Intel和AMD都有支持。Intel稱之爲Extended Page Tables (EPT)，AMD稱之爲Nested Page Tables (NPT)。其優點是hypervisor節省了工作，缺點是需要硬件支持。
TLB Virtualization：tagged TLB
TLB：轉換後援存儲器；原生只存儲VA-->PA的對應關係。所以在虛擬內存中的兩次轉換會導致TLB的命中率失效。致使性能降低。所以使用tagged TLB，它緩存了Guest對象和GVA-->HPA的對應關係。需要CPU的支持。
四、I/O虛擬化的方式
模擬(完全虛擬)：完全使用軟件來模擬真實硬件；模擬通常硬件；例如鍵盤鼠標；通過焦點捕獲；焦點被哪個主機捕獲就被哪個主機使用。性能很差。
半虛擬化：對硬件驅動由前端(IO frontend)直接轉到後端(IO backend)調用；通常僅適用於硬盤和網卡。性能高。
IO-through:IO透傳；直接分配給虛擬機物理設備；例如直接分配一個硬盤或網卡給虛擬機；需要硬件具備IO透傳技術；在Xen下由Dom0分配；但是訪問使用直接使用；不經過Dom0。需要硬件支持。
I/O具體工作模式：
VMM：對IO的驅動有三種模式：
自主VMM：由VMM自行提供驅動和控制檯；
混合VMM：藉助於OS提供驅動；
依賴於外部OS實現特權域
自我提供特權域
寄宿式VMM：
五、虛擬化網絡
bridge：把原宿主機上的網卡當交換機；然後虛擬出一個橋來接收發往宿主機的數據包。
isolation mode：僅guest之間通信；不與外部網絡和宿主機通信。
routed mode：與外部主機通信；依賴於靜態路由指定到各Guest需經過pnet0。
host-only：不與外部主機通信。
nat：地址轉換；在虛擬網卡和物理網卡之間建立一個nat轉發服務器；對數據包進行源地址轉換。
到此基本虛擬化基礎以詳解完成。
如有錯誤；懇請糾正。