《KVM实战:原理、进阶与性能调优》 —1.2.3　半虚拟化和全虚拟化

1.2.3　半虚拟化和全虚拟化

1.半虚拟化

通过上一节的描述，大家可以理解，最理想的虚拟化的两个目标如下：

1）客户机完全不知道自己运行在虚拟化环境中，还以为自己运行在原生环境里。

2）完全不需要VMM介入客户机的运行过程。

纯软件的虚拟化可以做到第一个目标，但性能不是很好，而且软件设计的复杂度大大增加。

那么如果放弃第一个目标呢？让客户机意识到自己是运行在虚拟化环境里，并做相应修改以配合VMM，这就是半虚拟化（Para-Virtualization）。一方面，可以提升性能和简化VMM软件复杂度；另一方面，也不需要太依赖硬件虚拟化的支持，从而使得其软件设计（至少是VMM这一侧）可以跨平台且是优雅的。“本质上，准虚拟化弱化了对虚拟机特殊指令的被动截获要求，将其转化成客户机操作系统的主动通知。但是，准虚拟化需要修改客户机操作系统的源代码来实现主动通知。”典型的半虚拟化技术就是virtio，使用virtio需要在宿主机/VMM和客户机里都相应地装上驱动。

2.全虚拟化

与半虚拟化相反的，全虚拟化（Full Virtualization）坚持第一个理想化目标：客户机的操作系统完全不需要改动。敏感指令在操作系统和硬件之间被VMM捕捉处理，客户操作系统无须修改，所有软件都能在虚拟机中运行。因此，全虚拟化需要模拟出完整的、和物理平台一模一样的平台给客户机，这在达到了第一个目标的同时也增加了虚拟化层（VMM）的复杂度。

性能上，2005年硬件虚拟化兴起之前，软件实现的全虚拟化完败于VMM和客户机操作系统协同运作的半虚拟化，这种情况一直延续到2006年。之后以Intel VT-x、VT-d为代表的硬件虚拟化技术的兴起，让由硬件虚拟化辅助的全虚拟化全面超过了半虚拟化。但是，以virtio为代表的半虚拟化技术也一直在演进发展，性能上只是略逊于全虚拟化，加之其较少的平台依赖性，依然受到广泛的欢迎。