虚拟化CPU仿真

Question

我有一个关于来自虚拟机的CPU虚拟化的问题。我不能理解动态到本机代码的转换和陷阱模拟转换之间的区别。

据我所知，在第一种情况下，假设我模拟来自不同平台的二进制代码，如果我有一个x86 CPU，代码将被转换为等效的x86指令。现在，在陷阱模拟方法中，虚拟机从客户操作系统接收ISA调用，并将其转换为主机操作系统的等效ISA调用。

为什么我们需要从ISA到ISA的转换？假设我在Windows主机上运行一个Ubuntu来宾操作系统。Ubuntu ISA调用与Windows ISA调用不同？我知道来宾无法访问主机上的系统ISA，只有监视器可以这样做。但是为什么需要转换到Host ISA呢？ISA还依赖于操作系统吗？

Answer 1

当从一个ISA在另一个ISA上运行代码时，会使用“即时到本机”转换(通常称为JIT编译/转换)，例如在x86 CPU上运行M68K代码。它不是虚拟化，而是仿真。

陷阱模拟是一种在非特权环境中运行“特权”代码的方法(例如:将内核作为应用程序运行)。它的工作方式是开始执行特权代码，一旦它试图执行特权指令(例如x86中的lidt)，主机操作系统就会发出一个陷阱。在该陷阱的处理程序中，您可以模拟特定的特权指令，然后让客户内核继续执行。这样做的好处是您将达到接近CPU仿真的本机速度。

然而，仅仅模拟ISA只是模拟整个系统的一个“小”部分。MMU的仿真/虚拟化要想正确运行和快速运行要复杂得多。