CPU完全虚拟化与半虚拟化区别
在云计算和虚拟化技术中，CPU虚拟化是其中的一个重要组成部分。它主要实现了在一台物理计算机上同时运行多个虚拟机，每个虚拟机都可以独立运行操作系统和应用程序，就好像在一台独立的计算机上一样。CPU虚拟化可以分为完全虚拟化和半虚拟化两种形式。本文将介绍这两种虚拟化的区别，并提供相应的代码示例。
完全虚拟化
完全虚拟化是指在虚拟机中运行的操作系统不需要对自身进行任何修改。在这种情况下，虚拟机监视器（也称为虚拟机管理程序）负责将虚拟机中的指令转换成物理机上的指令。
在完全虚拟化中，虚拟机监视器会截获操作系统的敏感指令，比如IO指令和特权指令，并将其替换成等价的特权指令。这样，虚拟机中的操作系统就可以在不修改自身的情况下运行在虚拟环境中。
下面是一个使用KVM（Kernel-based Virtual Machine）进行完全虚拟化的代码示例：
```shell
# 安装KVM
sudo apt-get install qemu-kvm
# 创建一个虚拟机镜像
qemu-img create -f qcow2 ubuntu.img 20G
# 启动虚拟机
qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 2048 -hda ubuntu.img -cdrom ubuntu-18.04.iso
# 在虚拟机中安装操作系统
### 半虚拟化
相比于完全虚拟化，半虚拟化要求操作系统进行一些修改，以便能够更好地与虚拟机监视器进行通信。在半虚拟化中，虚拟机通过调用虚拟机监视器暴露的API来执行敏感指令和访问硬件资源。
半虚拟化的一大优势是性能更好，因为虚拟机中的操作系统可以直接访问物理机上的硬件。而在完全虚拟化中，所有的指令都需要通过虚拟机监视器进行转换和处理，导致一定的性能损耗。
下面是一个使用Xen进行半虚拟化的代码示例：
```markdown
```shell
# 安装Xen
sudo apt-get install xen-hypervisor-amd64
# 创建一个虚拟机镜像
sudo xen-create-image --hostname=vm1 --size=10Gb --dhcp --dist=xenial
# 启动虚拟机
sudo xl create /etc/xen/vm1.cfg
# 在虚拟机中安装操作系统
### 完全虚拟化与半虚拟化的对比
虽然半虚拟化在性能方面具有优势，但其需要对操作系统进行修改，因而在部署和维护方面可能更加复杂。而完全虚拟化则无需对操作系统进行修改，更加方便和灵活。
另外，半虚拟化还需要虚拟机监视器提供API接口供虚拟机调用，这也增加了开发和维护的工作量。而在完全虚拟化中，虚拟机监视器负责完全模拟硬件，因此对虚拟机来说，完全透明。
### 序列图
下面是一个使用mermaid语法绘制的完全虚拟化和半虚拟化的序列图：
```markdown
```mermaid
sequenceDiagram
participant VM1
participant VM2
participant Hypervisor
VM1->>Hypervisor: 执行指令
Hypervisor-->>VM1
