处理器虚拟化——VMX

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Intel提供3个层面的虚拟化技术(Intel Virtualization Technology)

1.基于处理器的虚拟化技术(Intel VT-X) 全称为 Virtualization Technology for x86

2.基于PCI总线域设备实现的I/O虚拟化技术(Intel VT-D) 全称为Virtualization Technology for Directed I/O

3.基于网络的虚拟化技术(Intel VT-C) 全称为Virtualization Technology for Connectify

VT 是对资源的虚拟化管理的结果

在CPU端的虚拟化里 实现了VMX(Virtual-Machine Extensions,虚拟机扩展)架构

包含两种角色环境 VMM(Virtual Machine Monitor,虚拟机监管者)host

VM(Virtual Machine,虚拟机)guest

guest端软件访问的资源受到VMM的监管

VMM通过EPT(Extend Page Table,扩展页表)来实现“guest端物理地址到Host端物理地址”的转化

使得Guest访问到其他的物理区域

在开启EPT机制下 会产生两个地址概念:GPA(Guest Physical Address) 和 HPA(Host Physical Address)

HPA 真正的物理地址

在VMX架构下 至少需要实现一个“VMXON region” 以及 “VMCS region”的物理区域

VMXON区域对应于VMM VMM使用VMXON区域对一些数据进行记录和维护

每个VM需要对应自己的VMCS(VIrtual Machine Structure 虚拟机控制结构)

VMM使用VMCS来配置VM的运行环境 以及控制VM的运行


检测VMX支持

VMX支持 检测CPUID.01H:ECX[5].VMX位来确定是否支持VMX架构 1表示支持

开启VMX进入允许

要开启VMX operation模式 必须先开启CR4.VMXE控制位 1表示开启

VMX root operation模式处理器的CPL(Current Privilege Level) 必须为0 VMM运行的环境

VMX non-root operation VM运行的环境

root ———-> non root VM-entry

non-root ———> root VM-exit


导致VM exit发生的三大类途径如下。

1) 执行无条件引发VM exit的指令。包括CPUID,GETSEC,INVD与XSETBV指令以及所有的VMX指令(除了VMFUNC指令)

2) 遇到无条件引发VM exit的未被阻塞的事件。例如,INT信号,SIPI消息等。

3) 遇到VMM设置引发VM exit的条件,包括执行某些指令或者遇到某些事件发生。