2.1.1 Intel VT-x
由于指令的虚拟化是通过“陷入再模拟”的方式实现的，而IA32架构有19条敏感指令不能通过这种方法处理，导致出现虚拟化漏洞。为了解决这个问题，Intel VT中的VT-x技术扩展了传统的IA32处理器架构，为处理器增加了一套名为虚拟机扩展（Virtual Machine Extensions，VMX）的指令集，该指令集包含十条左右的新增指令来支持与虚拟化相关的操作，为IA32架构的处理器虚拟化提供了硬件支持。此外，VT-x引入了两种操作模式，统称为VMX操作模式。
（1）根操作模式〔VMX Root Operation〕：VMM运行所处的模式，以下简称根模式。
（2）非根操作模式（VMX Non-Root Operation）：客户机运行所处的模式，以下简称非根模式。
在非根模式下，所有敏感指令（包括19条不能被虚拟化的敏感指令）的行为都被重新定义，使得它们能不经虚拟化就直接运行或通过“陷入再模拟”的方式来处理；在根模式下，所有指令的行为和传统IA32一样，没有改变，因此原有的软件都能正常运行。其基本结构如图2-2所示。
图2-2 Intel VT-x的基本结构
这两种操作模式与IA32特权级0～特权级3是正交的，即两种操作模式下都有相应的特权级0～特权级3。因此，在使用VT-x时，描述程序运行在某个特权级，应具体指明处于何种模式。
作为传统IA32架构的扩展，VMX操作模式在默认情况下是关闭的，因为传统的操作系统并不需要使用这项功能。当VMM需要使用这项功能时，可以使用VT-x提供的新指令VMXON来打开这项功能，用VMXOFF来关闭这项功能。VMX操作模式如图2-3所示。
图2-3 VMX操作模式
VMM执行VMXON指令进入到VMX操作模式，此时CPU处于VMX根操作模式，VMM软件开始运行。
VMM执行VMLAUNCH或VMRESUME指令产生VM-Entry，客户机软件开始运行，此时CPU从根模式转换成非根模式。
当客户机执行特权指令或者客户机运行发生了中断或异常时，VM-Exit被触发而陷入VMM，CPU自动从非根模式切换到根模式。VMM根据VM-Exit的原因做相应处理，然后继续运行客户机。
如果VMM决定退出，则执行VMXOFF关闭VMX操作模式。
另外，VT-x还引入了VMCS来更好地支持处理器虚拟化。VMCS是保存在内存中的数据结构，由VMCS保存的内容一般包括以下几个重要的部分：
（1）vCPU标识信息：标识vCPU的一些属性。
（2）虚拟寄存器信息：虚拟的寄存器资源，开启Intel VT-x机制时，虚拟寄存器的数据存储在VMCS中。
（3）vCPU状态信息：标识vCPU当前的状态。
（4）额外寄存器/部件信息：存储VMCS中没有保存的一些寄存器或者CPU部件。
（5）其他信息：存储VMM进行优化或者额外信息的字段。
每一个VMCS对应一个虚拟CPU需要的相关状态，CPU在发生VM-Exit和VM-Entry时都会自动查询和更新VMCS，VMM也可以通过指令配置VMCS来影响CPU。