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从头开始了解和使用Hypervisor（第1部分）

来源：岁月联盟编辑：猪蛋儿时间：2020-01-29

毫不夸张地说，学习完本文，你完全可以创建自己的虚拟环境，并且可以了解VMWare，VirtualBox，KVM和其他虚拟化软件如何使用处理器的函数来创建虚拟环境。
Intel和AMD都在其现代CPU中支持虚拟化，Intel于2005年11月13日在奔腾4系列中推出了代号为“Vanderpool”的VT-x技术，VT-x是intel运用Virtualization虚拟化技术中的一个指令集。VT-x函数的CPU标志是“vmx”，代表虚拟机扩展。
另一方面，AMD开发了代号为“Pacifica”的第一代虚拟化扩展，并最初以AMD安全虚拟机（SVM）的形式发布，但后来以AMD Virtualization的商标销售，缩写为AMD-V。
虚拟机管理程序有两种类型，类型1的管理程序称为“裸机管理程序”或“本机”，因为它可以直接在裸机物理服务器上运行，因此类型1的管理程序可以直接访问硬件。使用类型1虚拟机管理程序时，没有要加载的操作系统作为虚拟机管理程序。
与类型1管理程序相反，就像其他任何应用程序一样，类型2管理程序加载在操作系统内部。由于类型2虚拟机管理程序必须通过操作系统并由操作系统进行管理，因此类型2虚拟机管理程序（及其虚拟机）的运行效率（较慢）将低于类型1虚拟机管理程序。
关于虚拟化的更多概念是相同的，但是在VT-x和AMD-V中需要有不同的考虑。这些教程的其余部分主要关注VT-x，因为IntelCPU越来越流行，使用也越来越广泛。在我看来，AMD在其手册中更清晰地描述了虚拟化，但是Intel在某种程度上使读者感到困惑，尤其是在虚拟化文件中。
虚拟机管理程序和平台
这些概念是与平台无关的，我的意思是你可以在Linux或Windows中轻松运行相同的代码例程，并期望CPU产生相同的行为，但我更喜欢使用Windows，因为Windows更易于调试。在需要时提供一些Linux系统的示例。就个人而言，由于Linux内核管理#GP和其他异常之类的错误，并尝试避免内核崩溃并保持系统正常运行，因此它更适合测试虚拟机管理程序或与CPU相关的任何事物。另一方面，Windows从不尝试管理任何意外的异常，每当你不管理异常时，它都会导致蓝屏死机，因此你可能会收到很多BSOD。最后，我可能（并且肯定）会犯错误，例如错误的实现或错误的信息。
需要的工具
安装WDK的Visual Studio，你可以在此处获取Windows Driver Kit（WDK）。
调试Windows和任何内核模式的最佳方法是使用Windows SDK中提供的Windbg。如果使用默认安装选项安装了WDK，则可能同时安装了WDK和SDK，因此可以跳过此步骤。
你应该能够使用Windbg调试操作系统（在本文中为Windows），更多信息请参见此处。OSR驱动程序加载器可以在这里下载，我们使用此工具将驱动程序加载到Windows计算机中。用于打印DbgPrint()结果的SysInternals调试视图：

创建测试环境
本教程中几乎所有代码都必须在内核级别运行，并且你必须设置Linux内核模块或Windows Driver Kit（WDK）模块。由于配置VMM涉及许多汇编代码，因此你应该知道如何在内核项目中运行内联汇编。在Linux中，你不需要做任何特别的事情，但在Windows中，WDK不再支持x64环境中的内联汇编，因此，如果你以前没有解决此问题，则可能会很难创建一个简单的x64内联项目，但是不用担心，在我后面的文章中我会一一讲到。
现在该创建驱动程序了！
如果你想从Windows Driver Kit（WDK）开始，则整个驱动程序是这样的：
#include
#include
#include
extern void inline AssemblyFunc1(void);
extern void inline AssemblyFunc2(void);
VOID DrvUnload(PDRIVER_OBJECT DriverObject);
NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObject, PUNICODE_STRING pRegistryPath);
#pragma alloc_text(INIT, DriverEntry)
#pragma alloc_text(PAGE, Example_Unload)
NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObject, PUNICODE_STRING pRegistryPath)
{
NTSTATUS NtStatus = STATUS_SUCCESS;
UINT64 uiIndex = 0;
PDEVICE_OBJECT pDeviceObject = NULL;
UNICODE_STRING usDriverName, usDosDeviceName;
DbgPrint("DriverEntry Called.");
RtlInitUnicodeString(&usDriverName, L"/Device/MyHypervisor");
RtlInitUnicodeString(&usDosDeviceName, L"/DosDevices/MyHypervisor");
NtStatus = IoCreateDevice(pDriverObject, 0, &usDriverName, FILE_DEVICE_UNKNOWN, FILE_DEVICE_SECURE_OPEN, FALSE, &pDeviceObject);
if (NtStatus == STATUS_SUCCESS)
{
  pDriverObject->DriverUnload = DrvUnload;
  pDeviceObject->Flags |= IO_TYPE_DEVICE;
  pDeviceObject->Flags &= (~DO_DEVICE_INITIALIZING);
  IoCreateSymbolicLink(&usDosDeviceName, &usDriverName);
}
return NtStatus;
}
VOID DrvUnload(PDRIVER_OBJECT DriverObject)