全虛擬化虛擬機如何進行進程切換？

Question

我知道，當完全虛擬化的虛擬機中的程序嘗試執行特權指令時，由於它在用戶模式下運行，因此會發生“陷阱和模擬”，因此在主機中運行的 Hypervisor 會控制 CPU 和模擬特權指令，因為特權指令需要在系統模式下執行，但 VM（應用程序和內核）中的所有代碼都在用戶模式下執行。

我想知道在發生時間中斷並且必須執行調度程序例程之后，例如兩個進程之間的 VM 內的內容切換會發生什么。 調度程序不應該在系統模式下執行嗎？ 那么，虛擬機內的兩個進程之間每次切換時，虛擬機管理程序都會進行控制嗎？

Answer 1

我知道，當完全虛擬化的虛擬機中的程序嘗試執行特權指令時，由於它在用戶模式下運行，因此會發生“陷阱和模擬”，因此在主機中運行的 Hypervisor 會控制 CPU 和模擬特權指令，因為特權指令需要在系統模式下執行，但 VM（應用程序和內核）中的所有代碼都在用戶模式下執行。

這在一定程度上取決於虛擬機的實現方式（以及哪種架構）； 但是“在用戶模式下運行訪客 kernel”幾乎從未發生過。 大多數實現要么解釋和/或 JIT 編譯代碼（因此不直接執行原始來賓代碼）或使用硬件輔助虛擬化（來賓 kernel 代碼以最高權限級別運行，但仍會在需要時捕獲到管理程序）。 部分原因（至少對於 80x86）是一些非特權指令（例如SIDT ）會從主機泄漏信息而不會陷入陷阱。

我想知道在發生時間中斷並且必須執行調度程序例程之后，例如兩個進程之間的 VM 內的內容切換會發生什么。 調度程序不應該在系統模式下執行嗎？ 那么，虛擬機內的兩個進程之間每次切換時，虛擬機管理程序都會進行控制嗎？

通常它比這低 - 例如，管理程序只關心從一個虛擬地址空間切換到另一個虛擬地址空間，使用 IO 與設備通信等事情。

如果您將調度分成多個部分（決定切換到哪個任務，保存前一個任務的 state，必要時切換虛擬地址空間/如果不是屬於同一進程的線程之間的切換，加載新任務的狀態）您可以說管理程序幾乎不關心所有這些（例如，只關心數百條指令中的一條指令）。