Virtualization and Performance: Understanding VM Exits

Posted 2021-01-26 kelamoyujuzhen

翻译自：Virtualization and Performance: Understanding VM Exits

出于对特定指令 或 特定事件（eg.  page fault）的响应而导致的VM Exit（虚拟机退出）是造成虚拟化系统性能下降的主要原因。但是你有没有想过，为什么会这样？无论出于什么原因，VM Exit的背后究竟发生了什么？

VM Exit意味着从当前运行的VM 到 VMM之间存在一个转换点，而VMM出于特定原因必须执行系统控制。通常，处理器必须保存VM退出时运行状态的快照。对于英特尔架构，大概有如下几步：

1. 在VM-exit information fields 处记录导致VM Eixt的信息（包括exit reason, exit qualification, guest address），并更新VM-entry control fields.
2. 保存处于Guest Mode状态下的CPU状态，包括control registers（控制寄存器）, debug registers（调试寄存器）, MSRs  segment registers（段寄存器）, descriptor-table registers, RIP, RSP, and RFLAGS, 以及非状态寄存器。
3. MSRs  用于控制报告处理器性能，将MSRs  保存到VM-exit MSR-store area
4. 根据host-state area和一些VM-exit controls加载processor state，包括control registers, debug registers, MSRs, host table and descriptor-table registers, RIP, RSP, and RFLAGS, page-directory pointer table entries, as well as non-register state.
5. 从VM-exit MSR-store area加载MSRs

哦，不要忘记在VMM执行了系统管理功能之后，将执行相应的VM entry，将处理器控制从VMM转移到VM！

现在，您可以看到为什么VM退出会产生相当大的开销，为单个转换(VM到VMM)浪费数百或数千个CPU周期。 顺便说一下，为了缓解这个问题，Intel付出了相当大的努力减少了单个转换（VM到VMM）所需的时钟周期数。