虚拟化技术,根据不同的实现途径,可以分为软件虚拟化技术和硬件虚拟化技术。软件虚拟化技术经过一段时期的发展,形成了基于主机系统和虚拟机管理器的全虚拟化架构和基于虚拟管理层的半虚拟化架构等诸多不同的现代虚拟机环境。与此同时,硬件厂商,例如英特尔,则提出了硬件虚拟化技术,针对性地对虚拟化实现上的各个环节进行了硬件功能的优化,有效地降低了虚拟化的开销,提高了虚拟化的性能。但是,基于主机系统和虚拟机管理器的全虚拟化架构过于依赖主机系统的系统服务,导致基础代码大量增加,大大降低了系统的可靠性,并且很大程度上受限于主机系统的系统架构。另一方面,基于虚拟管理层的半虚拟化架构则缺乏稳健的系统构成,仅对虚拟机提供了大粒度的抽象,无法构建短小而精悍的系统。在此基础上,本文设想、提出并实现了一种新的虚拟机环境,将两者的优点有机的结合起来。整个虚拟机环境被分成两部分:为环境提供可靠性,安全性以及隔离度的内核态虚拟机抽象;和提供资源管理和功能实现的用户态虚拟机管理程序。而这样的架构恰好符合诸如L4的现代微内核操作系统的架构特点。为了进一步验证该虚拟机系统架构的可行性,本文通过对L4微内核进行一定的修改和功能扩充,实现了基于微内核架构的虚拟机环境的基本框架,分别使用Intel Vt-x虚拟化指令加强技术以及“影子页表”技术实现了对处理器和内存的虚拟化。实验表明,本虚拟机环境的设计不仅能有效地解决了系统的可靠性问题,同时利用微内核多样的调度机制,可以为虚拟机运行环境提供了良好的实时性支持。