系统虚拟化——原理与实现
分類: 图书,计算机/网络,人工智能,
作者： 英特尔开源软件技术中心，复旦大学并行处理研究所著
出 版 社： 清华大学出版社
出版时间： 2009-3-1字数：版次： 1页数： 238印刷时间：开本： 16开印次：纸张：I S B N ： 9787302193722包装： 平装内容简介
本书深入而又系统地介绍了以软件完全虚拟化、硬件辅助虚拟化及类虚拟化为核心的各种系统虚拟化技术。全书共9章，第1章概述性地介绍了虚拟化技术；第2章介绍计算机系统知识；第3章从CPU虚拟化、内存虚拟化和I/0虚拟化三大块对系统虚拟化技术进行概述，并介绍虚拟机监控器（VMM）的组成与分类，而且对市场上流行的虚拟化产品进行了简单介绍；第4-6章分别从基于软件的完全虚拟化、硬件辅助的完全虚拟化和类虚拟化三种实现技术角度深入介绍系统虚拟化方法；第7章介绍虚拟机的性能评测和调试技术；第8章介绍系统虚拟化的应用实例；最后在第9章对虚拟机和系统虚拟化技术的发展作一个展望。
本书是系统虚拟化技术实现原理的全面展示，也是作者这些年在虚拟化学术和工业研究领域开发的经验总结。本书理论与实践相结合，用通俗易懂的语言描述系统虚拟化技术原理，其中不乏具有代表性和普遍意义的实例和技术细节，是学习系统虚拟化技术的宝贵资料。本书不仅可以作为教材，供计算机相关专业的大学高年级学生和研究生阅读；而且可以作为一本参考手册，供大学或企业里与系统相关领域的研究开发人员以及对虚拟机及虚拟化核心技术有兴趣的研究者和开源工作者阅读。
目录
第1章 开篇
1.1 形形色色的虚拟化
1.2 系统虚拟化
1.3 系统虚拟化简史
1.4 系统虚拟化的好处
第2章 x86架构及操作系统概述
2.1 x86的历史和操作系统概要
2.1.1 x86的历史
2.1.2 操作系统概述
2.2 x86内存架构
2.2.1 地址空间
2.2.2 地址
2.2.3 x86内存管理机制
2.3 x86架构的基本运行环境
2.3.1 三种基本模式
2.3.2 基本寄存器组
2.3.3 权限控制
2.4 中断与异常
2.4.1 中断架构
2.4.2 异常架构
2.4.3 操作系统对中断/异常的处理流程
2.5 进程
2.5.1 上下文
2.5.2 上下文切换
2.6 1/O架构
2.6.1 x86的I/O架构
2.6.2 DMA
2.6.3 PCI设备
2.6.4 PCI Express
2.7 时钟
2.7.1 x86平台的常用时钟
2.7.2 操作系统的时钟观
第3章 虚拟化概述
3.1 可虚拟化架构与不可虚拟化架构
3.2 处理器虚拟化
3.2.1 指令的模拟
3.2.2 中断和异常的模拟及注入
3.2.3 对称多处理器技术的模拟
3.3 内存虚拟化
3.4 I/O虚拟化
3.4.1 概述
3.4.2 设备发现
3.4.3 访问截获
3.4.4 设备模拟
3.4.5 设备共享
3.5 VMM的功能和组成
3.5.1 虚拟环境的管理
3.5.2 物理资源的管理
3.5.3 其他模块
3.6 VMM的分类
3.6.1 按虚拟平台分类
3.6.2 按VMM实现结构分类
3.7 典型虚拟化产品及其特点
3.7.1 VMware
3.7.2 Microsoft
3.7.3 Xen
3.7.4 KVM
3.8思考题
第4章基于软件的完全虚拟化
第5章硬件辅助虚拟化
第6章类虚拟化技术
第7章虚拟环境性能和优化
第8章虚拟化技术的应用模式
第9章前沿虚拟化技术
索引
参考文献
书摘插图
第3章 虚拟化概述
通过前面章节的介绍，了解到虚拟化技术的历史与背景知识，从这章开始，将进一步揭开VMM神秘的面纱，对其内部实现的基本原理作一番全面扫描。
传统的虚拟化技术一般是通过陷入再模拟的方式实现的，而这种方式依赖于处理器的支持。也就是说，处理器本身是否是一个可虚拟化的体系结构。所以本章首先从可虚拟化结构的定义人手，介绍VMM实现中的一些基本概念。显然，某些处理器在设计之初并没有充分考虑虚拟化的需求，而不具备一个完备的可虚拟化结构。如何填补这些结构上的缺陷，直接促使了本书提到的三种主要虚拟化方式的产生。
不论采取何种虚拟化方式，VMM对物理资源的虚拟可以归结为三个主要任务：处理器虚拟化、内存虚拟化和I/0虚拟化。本章前面部分就围绕这三个部分展开介绍虚拟化的基本原理，对于不同虚拟化方式的实现细节，本书后续章节会有详细的描述。本章后面部分着重介绍VMM的功能、组成和分类，并且对目前市场上流行的虚拟化产品及其特点做一些简单的介绍，使读者对现阶段典型的虚拟化产品有一些了解。
3.1 可虚拟化架构与不可虚拟化架构
一般来说，虚拟环境由三个部分组成：硬件、VMM和虚拟机，如图3-1所示。在没有虚拟化的情况下，操作系统直接运行在硬件之上，管理着底层物理硬件，这就构成了一个完整的计算机系统，也就是下文所谓的“物理机”。在虚拟环境里，虚拟机监控器VMM抢占了操作系统的位置，变成了真实物理硬件的管理者，同时向上层的软件呈现出虚拟的硬件平台，“欺骗”着上层的操作系统。而此时操作系统运行在虚拟平台之上，仍然管理着它认为是“物理硬件”的虚拟硬件，俨然不知道下面发生了什么，这就是图3-1中的“虚拟机”。
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