全虚拟化虚拟机如何进行进程切换？

Question

我知道，当完全虚拟化的虚拟机中的程序尝试执行特权指令时，由于它在用户模式下运行，因此会发生“陷阱和模拟”，因此在主机中运行的 Hypervisor 会控制 CPU 和模拟特权指令，因为特权指令需要在系统模式下执行，但 VM（应用程序和内核）中的所有代码都在用户模式下执行。

我想知道在发生时间中断并且必须执行调度程序例程之后，例如两个进程之间的 VM 内的内容切换会发生什么。 调度程序不应该在系统模式下执行吗？ 那么，虚拟机内的两个进程之间每次切换时，虚拟机管理程序都会进行控制吗？

Answer 1

我知道，当完全虚拟化的虚拟机中的程序尝试执行特权指令时，由于它在用户模式下运行，因此会发生“陷阱和模拟”，因此在主机中运行的 Hypervisor 会控制 CPU 和模拟特权指令，因为特权指令需要在系统模式下执行，但 VM（应用程序和内核）中的所有代码都在用户模式下执行。

这在一定程度上取决于虚拟机的实现方式（以及哪种架构）； 但是“在用户模式下运行访客 kernel”几乎从未发生过。 大多数实现要么解释和/或 JIT 编译代码（因此不直接执行原始来宾代码）或使用硬件辅助虚拟化（来宾 kernel 代码以最高权限级别运行，但仍会在需要时捕获到管理程序）。 部分原因（至少对于 80x86）是一些非特权指令（例如SIDT ）会从主机泄漏信息而不会陷入陷阱。

我想知道在发生时间中断并且必须执行调度程序例程之后，例如两个进程之间的 VM 内的内容切换会发生什么。 调度程序不应该在系统模式下执行吗？ 那么，虚拟机内的两个进程之间每次切换时，虚拟机管理程序都会进行控制吗？

通常它比这低 - 例如，管理程序只关心从一个虚拟地址空间切换到另一个虚拟地址空间，使用 IO 与设备通信等事情。

如果您将调度分成多个部分（决定切换到哪个任务，保存前一个任务的 state，必要时切换虚拟地址空间/如果不是属于同一进程的线程之间的切换，加载新任务的状态）您可以说管理程序几乎不关心所有这些（例如，只关心数百条指令中的一条指令）。