linux很强悍，inux服务器也急剧显得越来越强悍了。无论是估算、网络、存储，都越来越牛。诸如，显存动不动就是百G显存，网路设备一个端口的带宽才能有几十G甚至上百G，储存在数据中心起码是PB级别的。并且也有其益处：
为了解决这种问题，可以在化学机上创建虚拟机。每位虚拟机都有自己单独的操作系统、灵活的尺寸，一个命令才能启动上去。每次创建都是新的操作系统，挺好的解决了前面不灵活的问题。
并且要使用虚拟机，还有一些问题须要解决一下。
我们晓得，操作系统上的程序分为两种，一种是用户态的程序，例如work，Excel等，一种是内核态的程序，例如内核代码、驱动程序等。
为了分辨内核态和用户态，CPU专门设置四个特权等级0、1、2、3来做这个事情。
当时写linux内核的时侯，恐怕大牛们还不晓得将来虚拟机会大放异彩。大牛们想，一共两级特权，一个内核态、一个用户态，却有四个等级，很奢华、很丰富，于是就敞开了用。内核态运行在第0等级，用户态运行在第3等级，占了两头，中间的都不用，太不会过日子了。
大牛们在写linux内核的时侯，假如用户态程序做事情，就将扳手掰到第3等级，一旦要申请使用更多的资源，就须要申请把扳手掰到第0等级linux更改ip地址，内核能够在高权限访问那些资源，申请完资源，返回到用户态，扳手再掰回来。
这个程序仍然十分顺利的运行着，直至虚拟机出现了
三种虚拟化形式
假如你安装virtualBox桌面版，你可以用这个虚拟机软件创建虚拟机，在虚拟机上面根据一个linux，外边的操作吸引也可以是linux。VirtualBox这个虚拟化软件，和你的Excel一样，都是在你的任务栏上面并排放着，是一个普通的应用。
当你步入虚拟机的时侯，虚拟机上面的Excel也是一个普通的应用。
这个时侯麻烦的事情出现了，当你设身处地地站在虚拟机的内核角度，去思索一下人生，你还会出现困扰了，会想，我究竟是啥？
在硬件上的操作系统来看，我是一个普通的应用，只能运行在用户态。而且大牛们“生“我的时侯，我的每一行代码都告诉我，我是个内核啊，应当运行在内核态。当虚拟机上面的Excel要访问网路的时侯，向我恳求，我的代码就要努力地去操作网卡。虽然我努力，然而我做不到啊，我没有权限！
我分裂了……
如何办呢？虚拟化层，也就是Virtualbox会帮你解决这个问题linux 网卡虚拟化命令，它有三种虚拟化的形式。
我们先来看第一种方法，完全虚拟化（Fullvirtualization）。虽然说白了，这是一种“骗人”的形式。虚拟化软件会模拟假的CPU、内存、网络、硬盘给到我，让我自我觉得良好，觉得自己总算又像个内核了。
然而，真正的工作模式虽然是下边这样的。
虚拟机内核说：我要在 CPU 上跑一个指令！
虚拟化软件说：没问题，你是内核嘛，可以跑！
虚拟化软件转过头去找物理机内核说：报告，我管理的虚拟机里面的一个要执行一个 CPU 指令，帮忙来一小段时间空闲的 CPU 时间，让我代它跑个指令。
物理机内核说：你等着，另一个跑着呢。（过了一会儿）它跑完了，该你了。
虚拟化软件说：我代它跑，终于跑完了，出来结果了。
虚拟化软件转头给虚拟机内核说：哥们儿，跑完了，结果是这个。我说你是内核吧，绝对有权限，没问题，下次跑指令找我啊！
虚拟机内核说：看来我真的是内核呢，可是，哥，好像这点儿指令跑得有点慢啊！
虚拟化软件说：这就不错啦，好几个排着队跑呢！
显存的申请模式是下边这样的。
虚拟机内核说：我启动需要 4G 内存，我好分给我上面的应用。
虚拟化软件说：没问题，才 4G，你是内核嘛，我马上申请好。
虚拟化软件转头给物理机内核说：报告，我启动了一个虚拟机，需要 4G 内存，给我 4 个房间呗。
物理机内核：怎么又一个虚拟机啊！好吧，给你 90、91、92、93 四个房间。
虚拟化软件转头给虚拟机内核说：哥们，内存有了，0、1、2、3 这个四个房间都是你的。你看，你是内核嘛，独占资源，从 0 编号的就是你的。
虚拟机内核说：看来我真的是内核啊，能从头开始用。那好，我就在房间 2 的第三个柜子里面放个东西吧！
虚拟化软件说：要放东西啊，没问题。但是，它心里想：我查查看，这个虚拟机是 90 号房间开头的，它要在房间 2 放东西，那就相当于在房间 92 放东西。
虚拟化软件转头给物理机内核说：报告，我上面的虚拟机要在 92 号房间的第三个柜子里面放个东西。
好了，说完了CPU和显存的反例，网路和硬碟就不细说了，情况也是类似的，都是虚拟化软件模拟一个给虚拟机内核看的，虽然啥事儿都须要虚拟化软件转一遍。
这些方法一个益处就是，慢，但是常常慢到不能忍受。
于是，虚拟化软件想，我能不能不当传话筒，要让虚拟机内核正视自己的身分。别说你是内核，你还真喘上了。你不是化学机，你是虚拟机！
然而，如何解决权限等级问题呢？于是，Intel的VT-x和AMD的AMV-V从硬件层面帮上了忙。曾经谁让大家这种写内核的大牛用等级如此奢华，用完了0，就是3，也不省着点儿用，没办法，只得另起炉具弄一个新的标志位，表示当前是在虚拟机状态下，还是在真正的数学机内核下。
对于虚拟机内核来讲，只要将标志位设为虚拟机状态，我们就可以直接在CPU上执行大部份的指令，不须要虚拟机软件在中间转述，除非碰到非常敏感的指令linux游戏，才须要将标志位设为化学机内核态运行，这样大大提升了效率。
所以，安装虚拟机的时侯，我们勿必要将化学CPU的这个标志位打开。想晓得是否打开，对于Intel，你可以查看grep“vmx”/proc/cpuinfo；对于AMD，你可以查看grep“svm”/proc/cpuinfo
这叫作硬件辅助虚拟化（Hardware-AssistedVirtualization）。
另外就是访问网路或则硬碟的时侯，为了取得更高的性能，也须要让虚拟机内核加载特殊的驱动，也是让虚拟机内核从代码层面就重新定位自己的身分，不能像访问数学机一样访问网路或则硬碟，而是用一种特殊的模式。
我晓得我不是化学机内核，我晓得我是虚拟机，我没这么高的权限，我很可能和好多虚拟机共享化学资源，所以我要学会排队，我写硬碟虽然写的是一个数学机上的文件，那我的写文件的缓存方法是不是可以变一下。我发送网路包，根本就不是发给真正的网路设备，而是给虚拟的设备，我可不可以直接在显存上面拷贝给它，等等等等。
一旦我晓得我不是化学机内核，痛定思痛，只得重新认识自己，反倒能找出好多形式来优化我的资源访问。
这叫作半虚拟化（Paravirtualization）。
对于桌面虚拟化软件，我们多采用VirtualBox，假如使用服务器的虚拟化软件，则有另外的选型。
服务器上的虚拟化软件，多使用qemu，其中关键字emu，全称是emulator，模拟器。所以，单纯使用qemu，采用的是完全虚拟化的模式。
qemu向GuestOS模拟CPU，也模拟其他的硬件，GuestOS觉得自己和硬件直接打交道，虽然是同qemu模拟下来的硬件打交道，qemu会将这种指令转译给真正的硬件。因为所有的指令都要从qemu上面过一手，因此性能都会比较差。
根据前面的介绍，完全虚拟化是极其慢的，所以要使用硬件辅助虚拟化技术Intel-VT，AMD-V，所以须要CPU硬件开启这个标志位，通常在BIOS上面设置。
当确认开始了标志位以后，通过KVM，GuestOS的CPU指令不用经过Qemu转译，直接运行，大大提升了速率。
所以，KVM在内核上面须要有一个模块，来设置当前CPU是GuestOS在用，还是HostOS在用。
下边，我们来查看内核模块中是否富含kvm,lsmod|grepkvm。
KVM内核模块通过/dev/kvm曝露插口，用户态程序可以通过ioctl来访问这个插口。比如，你可以通过下边的流程编撰程序。
Qemu将KVM整合进来，将有关CPU指令的部份交由内核模块来做，就是qemu-kvm(qemu-system-XXX)。
qemu和kvm整合以后，CPU的性能问题解决了。另外Qemu都会模拟其他的硬件linux 网卡虚拟化命令，如网路和硬碟。同样，全虚拟化的形式也会影响那些设备的性能。
于是，qemu采取半虚拟化的形式，让GuestOS加载特殊的驱动来做这件事情。
比如，网路须要加载virtio_net，储存须要加载virtio_blk，Guest须要安装这种半虚拟化驱动，GuestOS晓得自己是虚拟机，所以数据会直接发送给半虚拟化设备，经过特殊处理（比如排队、缓存、批量处理等性能优化方法），最终发送给真正的硬件。这在一定程度上提升了性能。
至此，整个关系如右图所示。
总结
