讀《系統虛擬化-原理與實現》-第三章

虛擬化概述

概念：

• 在虛擬環境裏，虛擬機監控器（VMM）搶佔了操作系統的位置，編程的物理機的管理者，同時向上層的軟件呈現出虛擬的硬件平臺，欺騙着上層的操作系統

• 虛擬機可以看做是物理機的一種高效隔離的複製。

• 敏感指令： 操作特權資源的指令，特權指令往往是敏感指令，但特權指令並不僅僅包含特權指令

• 虛擬化漏洞： 如果一個體系存在敏感指令不是特權指令，那麼就稱其存在虛擬化漏洞

虛擬化漏洞是可以採用一些手段來彌補或避免的如：

• 虛擬機所有指令都採用模擬方式實現
• 修改guest 的操作系統，避免非特權的敏感指令
• 二進制掃描修補替換掉非特權的敏感指令

處理器虛擬化

guest對虛擬處理器的期望：

1. 指令集合與執行效果
2. 可用的寄存器集合
3. 運行模式
4. 地址翻譯
5. 保護機制
6. 中斷、異常機制

指令的模擬

VMM運行在最高特權級，而guest運行在非最高特權級（但guest OS認爲自己運行在最高特權級），當guest訪問特權資源時，會觸發異常，跳轉到VMM設置好的處理函數中去（陷入VMM），通過軟件方式模擬這條敏感指令。

• VMM 會通過各種手段來保證敏感指令能觸發異常（不被物理CPU所直接執行），從而陷入到VMM中進行模擬

• 例如：

1. guest訪問CRO寄存器
2. 處理器發現特權級別不符，拋出異常
3. VMM截獲這個異常，模擬這條指令

幾種陷入方式:

1. 基於處理器保護機制觸發異常
2. 虛擬機主動觸發異常
3. 異步中斷