云计算基础-计算虚拟化-CPU虚拟化
CPU指令系统
在CPU的工作原理中，CPU有不同的指令集，如下图，CPU有4各指令集：Ring0-3，指令集是在服务器上运行的所有命令，最终都会在CPU上执行，但是CPU并不是说所有的命令都是一视同仁的，它会把命令分为不同的指令集
Ring0指令集称之为内核态指令集，改啊指令集里面啊运行的主要是操作系统访问硬件、关键数据结构，运行中断等。
Ring1-2指令集主要运行的是设备驱动的命令
Ring3指令集称之为用户态，该指令集运行的是用户态的应用的一些命令
CPU就是通过这种不同的指令集来运行着不同的命令，为什么要做这种涉及呢？因为在服务器上所运行的命令，可能会产生不一样的后果，比如说单纯的额运行上层应用的命令，最多只影响上层的这些软件，比如有些软件跑着跑着就跑非了，但是它仅仅是软件挂了，操作系统并不受影响，
但是向Ring0这里，它包含了操作系统访问硬件，他是可以调度底层硬件设备，向这些命令是非常关键的，如果说调度底层硬件设备的命令出现了问题，相当于这个命令直接给到了底层设备，如果命令不加筛选，或者随便给一个命令的话是有可能损坏底层设备的，所以像这种最高级的操作系统访问硬件，包括中断这种非常敏感和高级的指令是被放在了内核态的指令集里的
这个结构是CPU在最初涉及的时候就是这么涉及的，这个结构最初的涉及仅仅考虑了CPU的正常运行，但并没有考虑到虚拟化场景下出现的问题
CPU虚拟化分类
全虚拟化
在虚拟化场景中，CPU架构面临的问题
在虚拟化场景下，物理主机上的操作系统操作底层硬件的指令运行在Ring0内核态，我们在操作系统上安装的各种软件运行在Ring3用户态，而Hypervisor本质上也是操作系统上的一个软件，所以Hypervisor运行在Ring3用户态。
作为一个虚拟化应用，我们可以在Hypervisor之上创建了虚拟机，因为Hypervisor运行在Ring3用户态，所以通过Hypervisor创建的这台虚拟机也跑在Ring3用户态
但是作为一个完整的虚拟机，虚拟机的CPU也会有Ring0-3，虚拟机上的应用跑在Ring3上是没问题的，问题是虚拟机的操作系统要如何运行？
首先虚拟机的操作系统它应该运行在Ring0内核态，但是由于虚拟机运行在Hypervisor上，而Hypervisor又运行在Ring3上，那虚拟机的操作系统也就只能运行在Ring3上，所以虚拟机的操作系统本应该运行在Ring0内核态，但它实际上处于Ring3用户态，也就是说Guest OS想访问Ring0，由于它运行在Hypervisor上，实际上是跑在Ring3的。这就是引入虚拟化之后对于传统CPU结构带来的巨大冲突，也就是传统CPU结构并不能满足虚拟机操作系统想要的运行环境，这就是最早虚拟化所面临的第一大难题
上世纪八十年代，这个问题由VMware公司提出并解决，VMware的解决思路叫Binary Translation，翻译成中文叫二进制转化，它的解决思路是给Hypervisor附加了一个功能，由Hypervisor来拦截、收集、辨识虚拟机的所有命令，即包括Ring3命令，也包括Ring0命令，Ring3命令正常运行，因为它就应该跑在Ring3，如果是Ring0的命令，则由Hypervisor来拦截虚拟机的这部分Ring0指令，然后将这部分指令进行Binary Translation（翻译），将这些指令进行一些列的翻译和替换，也就是使虚拟机内核态的这部分指令可以运行在Ring0的环境
直白地说就是对所有地指定进行拦截翻译再执行地过程，通过这个过程就保证了虚拟机操作系统的那些指令也可以在经过转化之后运行在Ring0态，通过这种技术就保证了虚拟机实现了CPU的虚拟化
但是这种技术会导致Hypervisor有大量的工作负荷，因为他要拦截虚拟机的每一条指令，并且进行鉴别、筛选、再传递等等工作，这些工作就会占用大量的CPU和内存资源，这种办法仅仅使从技术上解决了CPU的虚拟化，但它实际的使用效率是比较低的
这种方案我们称之为全虚拟化，也就是说这种方案完全是靠软件的功能来解决的，没有涉及到任何硬件，硬件也没有改动
简单来说，全虚拟化就是：虚拟机想访问Ring0，由于它运行在Hypervisor上，实际上它是跑在Ring3的。通过Hypervisor的拦截、翻译、传递这些指令，使虚拟机内核态的指令可以运行在Ring0上
半虚拟化
全虚拟化主要的问题是效率比较低，随着技术的发展，人们又提出半虚拟化技术，Para Virtualization，它还有另外一个名字叫超虚拟化
半虚拟化技术最核心的点在于它直接修改了操作系统，让操作系统即便运行在Ring3上，它也可以产生一些能够直接跑在Ring0的命令，如下图所示，经过修改后的linux操作系统可以直接把他的命令传递给hardware(硬件)而不需要经过hypervisor翻译
半虚拟化技术优点：不需要Hypervisor进行拦截和翻译，占用的CPU和内存资源更少，性能得到了提升
半虚拟化技术缺点：技术门槛高，要求需要对操作系统进行修改，Linux是开源的，是可以进行修改的，而Windows是闭源的，无法进行修改，所以半虚拟化的使用范围也收到了限制，仅仅是可以支持开源的Linux操作系统
硬件辅助全虚拟化
全虚拟化和半虚拟化都是在软件层面解决CPU虚拟化的问题，CPU传统结构对于虚拟化技术是不友好的，技术人员在软件层面做了一些改进，以期让CPU更好的支持虚拟化技术，随着技术的发展，CPU厂商也在硬件层面做了改进，在2000左右，英特尔和AMD升级了他们的CPU硬件，让CPU可以更好的来支持虚拟化技术。这种升级后的技术叫硬件辅助全虚拟化。
升级后的CPU有两种工作形态，一个叫根态，一个叫非根态
根态是物理机正常工作的情况下的形态，主机操作系统运行在Ring0，业务运行在Ring3。当在物理机上起了一台虚拟机之后，虚机想要运行的时候，如Guest OS需要调用Ring0的时候，这时候CPU就会由根态切换到非根态，切换之后，Guest OS可以直接访问到物理CPU的Ring0，Guest OS上的APP可以直接访问到物理CPU的Ring3，当物理机的操作系统又想对CPU进行操作时，再由非根态切换回根态
相比于全虚拟化和半虚拟化，硬件辅助全虚拟化在硬件层面对CPU进行了重新设计，让CPU可以更好的支持虚拟化技术，它不需要在软件层面做修改，虚拟化对于硬件的性能没有过多的占用，保证了虚拟化有较好的性能水平
相关文章：
云计算基础-计算虚拟化-CPU虚拟化
CPU指令系统 在CPU的工作原理中，CPU有不同的指令集，如下图，CPU有4各指令集：Ring0-3，指令集是在服务器上运行的所有命令，最终都会在CPU上执行，但是CPU并不是说所有的命令都是一视同仁的…...
MySQL数据库⑪_C/C++连接MySQL_发送请求
目录 1. 下载库文件 2. 使用库 3. 链接MySQL函数 4. C/C链接示例 5. 发送SQL请求 6. 获取查询结果 本篇完。 1. 下载库文件 要使用C/C连接MySQL，需要使用MySQL官网提供的库。 进入MySQL官网选择适合自己平台的mysql connect库，然后点击下载就行…...
选择排序和快速排序（1）
目录 选择排序 基本思想 选择排序的实现 图片实现 代码实现 快速排序 基本思想 快速排序的实现 图片实现 代码实现 选择排序 基本思想 每一次从待排序的数据元素中选出最小（最大）的元素，存放在序列的起始位置，直到全部…...
得物面试：Redis用哈希槽，而不是一致性哈希，为什么？
尼恩说在前面 在40岁老架构师 尼恩的读者交流群(50)中，最近有小伙伴拿到了一线互联网企业如得物、阿里、滴滴、极兔、有赞、希音、百度、网易、美团的面试资格，遇到很多很重要的面试题： Redis为何用哈希槽而不用一致性哈希？ 最近…...
matlab发送串口数据，并进行串口数据头的添加，我们来看下pwm解析后并通过串口输出的效果
uintt16位的话会在上面前面加上00，16位的话一定是两个字节，一共16位的数据 如果是unint8的话就不会， 注意这里给的是13，但是现实的00 0D，这是大小端的问题，在matlanb里设置，我们就默认用这个模式…...
二分、快排、堆排与双指针
二分 int Binary_Search(vector<int> A,int key){int nA.size();int low0,highn-1,mid;while(low<high){mid(lowhigh)/2;if(A[mid]key)return mid;else if(A[mid]>key)highmid-1;elselowmid1; }return -1; }折半插入排序 ——找到第一个 ≥ \ge ≥tem的元素 voi…...
微信小程序步数返还的时间戳为什么返回的全是1970？
微信小程序步数返还的时间戳为什么返回的全是1970？ 将返回的时间 乘以 1000 再 new Date() 转化就对了 微信返回的是秒S单位的，我们要转化为毫秒ms单位，才能进行格式化日期。 微信给我们下了个坑， 参考： https://d…...
Python函数——函数介绍
一、引言 在Python编程中，函数是构建高效代码的关键。通过创建可重用的代码块，我们可以使程序更加清晰、易读且易于维护。在本文中，我们将深入了解Python函数的基本概念及其特性。 二、Python函数的基本概念 函数是一段具有特定功能的代码块…...
【Linux系统化学习】文件重定向
目录 文件内核对象 文件描述符的分配规则 重定向 重定向的概念 dup2系统调用 输出重定向 追加重定向 输入重定向 stderr解析 重定向到同一个文件中 分离常规输出和错输出 文件内核对象 上篇文章中我们介绍到了操作系统中的文件，操作系统为了方…...
防火墙工作模式详解
防火墙工作模式是指防火墙在网络中的工作方式和策略。常见的防火墙工作模式包括以下几种： 1. 包过滤工作模式：根据事先确定的规则集合，对进出网络的网络包进行过滤和检查。根据规则，防火墙可以允许或阻止特定的网络流量。 2. 代…...
CCF编程能力等级认证GESP—C++6级—20231209
CCF编程能力等级认证GESP—C6级—20231209 单选题（每题 2 分，共 30 分）判断题（每题 2 分，共 20 分）编程题 (每题 25 分，共 50 分)闯关游戏工作沟通 答案及解析单选题判断题编程题1编程题2 单选题…...
ES6 ~ ES11 学习笔记
课程地址 ES6 let let 不能重复声明变量（var 可以） let a; let b, c, d; let e 100; let f 521, g "atguigu", h [];let 具有块级作用域，内层变量外层无法访问 let 不存在变量提升（运行前收集变量和函数&#…...
001 - Hugo, 创建一个网站
001 - Hugo, 创建一个网站安装hugoWindows系统Macos Hugo博客搭建初始化博客主题安装配置博客各个页面开始创作创建 GitHub Page 仓库本地调试和预览发布内容 教程及鸣谢文字教程视频教程 001 - Hugo, 创建一个网站 这篇文章假设你已经： 了解基本的终端命令行知识&…...
前端开发：Vue框架与前端部署
Vue Vue是一套前端框架，免除原生)avaScript中的DOM操作，简化书写。是基于MVVM(Model–View-ViewModel)思想，实现数据的双向绑定，将编程的关注点放在数据上。简单来说，就是数据变化的时候, 页面会自动刷新, 页面变化的时…...
【leetcode】深搜、暴搜、回溯、剪枝（C++）3
深搜、暴搜、回溯、剪枝（C）3 一、解数独1、题目描述2、代码3、解析 二、单词搜索1、题目描述2、代码3、解析 三、黄金矿工1、题目描述2、代码3、解析 四、不同路径III1、题目描述2、代码3、解析 一、解数独 1、题目描述 leetcode链接 2、代码 class…...
社区养老|社区养老服务系统|基于springboot社区养老服务系统设计与实现(源码+数据库+文档)
社区养老服务系统目录 目录 基于springboot社区养老服务系统设计与实现 一、前言 二、系统功能设计 三、系统实现 1、管理员部分功能 （1） 用户管理 （2）服务种类管理 （3）社区服务管理 （…...
云计算基础-存储虚拟化（深信服aSAN分布式存储）
什么是存储虚拟化 分布式存储是利用虚拟化技术 “池化”集群存储卷内通用X86服务器中的本地硬盘，实现服务器存储资源的统一整合、管理及调度，最终向上层提供NFS、ISCSI存储接口，供虚拟机根据自身的存储需求自由分配使用资源池中的存储空间。…...
数学实验第三版（主编：李继成 赵小艳）课后练习答案（十二）（3）
实验十二：微分方程模型 练习三 1.分别用数值解命令ode23t和ode45 计算示例3中微分方程的数值解,同用命令ode23 算得的数值解以及解析解比较,哪种方法精度较高?你用什么方法比较它们之间的精度? clc;clear; f(x,y)2*yx2; figure(1) [x,y]ode23t(f,[1,2],1); plo…...
CSS Transition：为网页元素增添优雅过渡效果
随着互联网的发展，网页的视觉效果和用户体验变得尤为重要。CSS Transition作为一种能够让网页元素在状态改变时呈现平滑过渡效果的工具，受到了广大前端开发者的青睐。本文将详细介绍CSS Transition的基本概念、使用方法以及常见应用，帮助读者…...
JDK 17 新特性 (一)
既然 Springboot 3.0 强制使用 JDK 17 那就看看 JDK17 有哪些新特性吧 参考链接 介绍一下 新特性的历史渊源 JDK 17是Java Development Kit（JDK）的一个版本，它是Java编程语言的一种实现。JDK 17于2021年9月14日发布，并作为Java …...
杨中科 ASP.NET DI综合案例
综合案例1 需求说明 1、目的:演示DI的能力; 2、有配置服务、日志服务，然后再开发一个邮件发送器服务。可以通过配置服务来从文件、环境变量、数据库等地方读取配置，可以通过日志服务来将程序运行过程中的日志信息写入文件、控制台、数据库等。 3、说明…...
蓝桥杯嵌入式第12届真题(完成) STM32G431
蓝桥杯嵌入式第12届真题(完成) STM32G431 题目 程序 main.c /* USER CODE BEGIN Header */ /********************************************************************************* file : main.c* brief : Main program body**************************…...
C#系列-多线程（4）
在C#中，多线程编程主要涉及使用System.Threading命名空间下的类和接口来创建和管理线程。以下是一些C#多线程编程的基本用法和示例： 1. 使用Thread类创建线程 csharp代码 using System; using System.Threading; class Program { static void …...
VS如何调试C运行时库
C运行时库(简称crt)是C标准库等组件的基础, 其会在进入main函数之前运行一些代码, 包括但不限于初始化堆栈, 内存分配等操作 这些代码是可以随着VC工具集一起安装到我们本地的。看一下这个情况, 就是VS调试器没找到对应的crt源码的情况, 调用堆栈是空的。为了解决这个问…...
软件工程师，超过35岁怎么办
概述 随着科技行业的飞速发展，软件开发工程师的职业道路充满了各种机遇和挑战。对于已经在这个行业摸爬滚打了十多年的软件开发工程师来说，当他们步入35岁这个年纪时，可能会感到一些迷茫和焦虑。许多人担忧，在以创新、活力、快速迭…...
通过 Prometheus 编写 TiDB 巡检脚本（脚本已开源，内附链接）
作者丨 caiyfc 来自神州数码钛合金战队 神州数码钛合金战队是一支致力于为企业提供分布式数据库 TiDB 整体解决方案的专业技术团队。团队成员拥有丰富的数据库从业背景，全部拥有 TiDB 高级资格证书，并活跃于 TiDB 开源社区，是官方认证合作伙…...
sql语句学习(一)--查询
【有道云笔记】基本sql语句2—查询基础 数据库表结构 DROP TABLE IF EXISTS class; CREATE TABLE class (id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,class_num varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin NOT NULL COMMENT 班级号,class_name varchar(255) CHARACTE…...
【HTML】交友软件上照片的遮罩是如何做的
笑谈 我不知道大家有没有在夜深人静的时候感受到孤苦难耐，🐶。于是就去下了一些交友软件来排遣寂寞。可惜的是，有些交友软件真不够意思，连一些漂亮小姐姐的图片都要进行遮罩，完全不考虑兄弟们的感受,😠。所…...
【Java EE初阶十二】网络编程TCP/IP协议（一）
1. 网络编程 通过网络，让两个主机之间能够进行通信->就这样的通信来完成一定的功能，进行网络编程的时候，需要操作系统给咱们提供一组API，通过这些API来完成编程；API可以认为是应用层和传输层之间交互的路径…...
element-ui解决上传文件时需要携带请求数据的问题
一、问题描述 在前端使用element-ui进行文件上传时，需要携带请求头信息，比如Token。 二、问题解决 1. 表单实现 action置空添加:http-request属性覆盖默认的上传行为，实现自定义上传文件。注意:src后的图片路径如果是个网络请求(外链)&…...
【AI视野·今日NLP 自然语言处理论文速览 第七十九期】Thu, 18 Jan 2024
AI视野今日CS.NLP 自然语言处理论文速览 Thu, 18 Jan 2024 Totally 35 papers 👉上期速览✈更多精彩请移步主页 Daily Computation and Language Papers Deciphering Textual Authenticity: A Generalized Strategy through the Lens of Large Language Semantics …...
Docker容器运行
1、通过--name参数显示地为容器命名，例如:docker run --name “my_http_server” -d httpd 2、容器重命名可以使用docker rename。 3、两种进入容器的方法： 3.1、Docker attach 例如： 每间隔一秒打印”Hello World”。 Sudo docker run…...
【计算机网络】网络层之IP协议
文章目录 1.基本概念2.协议头格式3.网段划分4.特殊的IP地址5.IP地址的数量限制6.私有IP地址和公网IP地址7.路由 1.基本概念 IP地址是定位主机的，具有一个将数据报从A主机跨网络可靠的送到B主机的能力。 但是有能力就一定能做到吗，只能说有很大的概率。…...
2024/2/17 图论 最短路入门 dijkstra 1
目录 算法思路 Dijkstra求最短路 AcWing 849. Dijkstra求最短路 I - AcWing 850. Dijkstra求最短路 II - AcWing题库 最短路 最短路 - HDU 2544 - Virtual Judge (vjudge.net) 【模板】单源最短路径（弱化版） P3371 【模板】单源最短路径…...
交通管理|交通管理在线服务系统|基于Springboot的交通管理系统设计与实现(源码+数据库+文档)
交通管理在线服务系统目录 目录 基于Springboot的交通管理系统设计与实现 一、前言 二、系统功能设计 三、系统实现 1、用户信息管理 2、驾驶证业务管理 3、机动车业务管理 4、机动车业务类型管理 四、数据库设计 1、实体ER图 五、核心代码 六、论文参考 七、最新计…...
最适合初学者的Python入门详细攻略，一文讲清，赶紧收藏！
前言 目前python可以说是一门非常火爆的编程语言，应用范围也非常的广泛，工资也挺高，未来发展也极好。 Python究竟应该怎么学呢，我自己最初也是从零基础开始学习Python的，给大家分享Python的学习思路和方法。一味的买…...
幻兽帕鲁新手游戏攻略分享
在幻兽帕鲁中，提高实力是玩家不断追求的目标。以下是一些提高实力的攻略： 1、升级和进化：通过战斗和完成任务，玩家可以获得经验值，提升自己的等级。随着等级的提升，玩家可以获得技能点，用于提升…...
代码随想录算法训练营DAY19 | 二叉树 (6)
一、LeetCode 654 最大二叉树 题目链接：654.最大二叉树https://leetcode.cn/problems/maximum-binary-tree/ 思路：坚持左开右闭原则，递归划分数组元素生成左右子树。 class Solution {public TreeNode constructMaximumBinaryTree(int[] num…...
【C++】实现Date类的各种运算符重载
上一篇文章只实现了operator操作符重载，由于运算符较多，该篇文章单独实现剩余所有的运算符重载。继续以Date类为例，实现运算符重载： 1.Date.h #pragma once#include <iostream> #include <assert.h>using namespace …...
【Linux】程序地址空间 -- 详解 Linux 2.6 内核进程调度队列 -- 了解
一、程序地址空间回顾 在学习 C/C 时，我们知道内存会被分为几个区域：栈区、堆区、全局/静态区、代码区、字符常量区等。但这仅仅是在语言层面上的理解，是远远不够的。 如下空间布局图，请问这是物理内存吗？ 不是&…...
10-通用类型、特质和生命周期
上一篇： 09-错误处理 每种编程语言都有有效处理概念重复的工具。在 Rust 中，泛型就是这样一种工具：具体类型或其他属性的抽象替身。我们可以表达泛型的行为或它们与其他泛型的关系，而不需要知道在编译和运行代码时它们的位置。 函…...
STM32CubeMX，定时器之定时功能，入门学习，如何设置prescaler，以及timer计算PWM输入捕获方法（重要）
频率变小，周期变长 1，参考链接（重要） STM32CubeMX——定时器之定时功能（学习使用timer定时器的设置） STM32测量PWM信息（学习使用设置pwm输入捕获） 通用定时器中两个重要参数的设置心…...
蓝桥杯：C++队列、优先队列、链表
C普通队列 算法竞赛中一般用静态数组来模拟队列，或者使用STL queue。使用C的STL queue时，由于不用自己管理队列，因此代码很简洁。队列的部分操作如下。 C优先队列 很多算法需要用到一种特殊的队列：优先队列。它的特点是最优数据…...
【C语言】长篇详解，字符系列篇1-----“混杂”的各种字符类型字符转换和strlen的模拟实现【图文详解】
欢迎来CILMY23的博客喔，本期系列为【C语言】长篇详解，字符系列篇1-----“混杂”的各种字符函数……，图文讲解各种字符函数，带大家更深刻理解C语言中各种字符函数的应用，感谢观看，支持的可以给个赞哇。 前言…...
2024年【高处安装、维护、拆除】考试总结及高处安装、维护、拆除考试技巧
题库来源：安全生产模拟考试一点通公众号小程序 高处安装、维护、拆除考试总结根据新高处安装、维护、拆除考试大纲要求，安全生产模拟考试一点通将高处安装、维护、拆除模拟考试试题进行汇编，组成一套高处安装、维护、拆除全真模拟考试试题&a…...
开源无处不在,发展创新下又有何弊端
随着信息技术的快速发展，开源软件已经成为软件开发的趋势，并产生了深远的影响。开源软件的低成本、可协作性和透明度等特点，使得越来越多的企业和个人选择使用开源软件，促进了软件行业的繁荣。然而，在使用开源软件的过…...
LeetCode 0429.N 叉树的层序遍历：广度优先搜索(BFS)
【LetMeFly】429.N 叉树的层序遍历：广度优先搜索(BFS) 力扣题目链接：https://leetcode.cn/problems/n-ary-tree-level-order-traversal/ 给定一个 N 叉树，返回其节点值的层序遍历。（即从左到右，逐层遍历）…...
Practical User Research for Enterprise UX
2.1 Why It’s Hard to Get Support for Research in Enterprises 2.1.1 Time and Budget Instead of answering the question “What dowe gain if we do this research?”, ask instead “What do we stand to lose if we don’t do the research?” 2.1.2 Legacy Thinkin…...
文生视频：Sora模型报告总结
作为世界模拟器的视频生成模型 我们探索视频数据生成模型的大规模训练。具体来说，我们在可变持续时间、分辨率和宽高比的视频和图像上联合训练文本条件扩散模型。我们利用对视频和图像潜在代码的时空补丁进行操作的变压器架构。我们最大的模型 Sora 能够生成一分钟…...
GA 374-2019 电子防盗锁检测
电子防盗锁是指以电子方式识别，处理相关信息并控制执行机构实施启闭且达到规定安全级别的锁具。 GA 374-2019 电子防盗锁检测项目 测试项目 测试标准 外观 GA 374 外壳防护等级 GA 374 功能 GA 374 编码组合数 GA 374 主锁舌伸出长度 GA 374 主锁舌灵活…...