随着云计算技术的快速发展,服务器端应用在性能需求上的挑战越来越大。而传统操作系统架构中太过通用的硬件抽象,也使得这种挑战变得更加艰巨。于此同时,服务器环境中虚拟化场景的大量部署,使得客户机操作系统和和底层的硬件抽象层产生了大量功能上的冗余。这种冗余的存在,使得服务器应用在性能上的损耗进一步加剧。为了解决这些问题,近年来学术界一直在从轻量化操作系统层的设计这一方向上进行努力。在诸多的工作中,"Exokernel和LibOS"成为了这一设计思潮的主流方案。Exokernel要求操作系统做细粒度的管理,将更多硬件特性暴露给进程。本文在对Intel的VT-x硬件辅助虚拟化技术所提供的抽象和隔离进行研究后,借助Exokernel的指导思想,提出了利用VT-x的隔离特性实现一个操作系统的思想。为了验证这一思想,本文在Linux内核的基础上设计并实现了一个新的进程抽象层。在该抽象层下,普通的应用程序在执行时可以接触到传统进程所无法接触的硬件特性。这种在新的抽象层上运行的进程,在文中被称为“非根进程”。非根进程可以直接使用Intel的特权级段式和页式的内存管理特性；对非根进程的错误投递,也可以直接通过硬件的中断处理程序实现。另外,因为本文内容采用了引导和程序内容相解耦的设计思路,传统的可执行文件可以直接以非根进程运行。为了实现这一系统,本文工作如下：1.对当前主流OS架构和虚拟化技术进行了研究。2.深入分析了Intel的VT-x技术和其他用该技术实现的进程抽象层的解决方案。3.设计并实现了一种方案,为可执行程序提供了一种新的执行环境,并对该方案进行了评估测试。