虚拟化概念

虚拟化：能对计算机的各种物理资源（CPU/内存/IO设备）进行抽象组合并分配给多个虚拟机

Hypervisor：虚拟机管理程序，也叫VMM（Virtual Machine Manager）,位于硬件和虚拟机之间，负责管理和分配计算机资源给各个虚拟机。分类有如下两种：

Type 1: （a）VMM类似小型操作系统，管理所有虚拟机

Type2: （b）VMM依赖于宿主操作系统（例如Windows Linux）

CPU虚拟化

典型Type1虚拟化：Hypervisor运行在EL2, VM的OS运行在EL1

创建多个vCPU

一个物理CPU可以创建多个vCPU,利用OS的多进程/线程机制，hypervisor可以分时复用地调度它们运行，当进程从EL2切到EL1之后，vCPU就创建了

关于异常处理

非虚拟化场景：异常处理集中在EL1，比如异常向量表，异常处理，中断处理，系统调用等

虚拟化场景：

对于hypervisor, 需要处理hypervisor本身的异常，来自VM的（异常处理，中断处理，系统调用）

对于VM：也要处理VM本身的异常和系统调用

vCPU实验

1.把hypervisor（OS）运行在EL2上

从midr_el1和mpidr_el1上获取物理CPU（单/多）的信息，然后放入vpidr_el2和vmpidr_el2中，确保vCPU模拟出CPU相似的处理器ID和亲和性信息。随后设置EL2的异常向量表，然后进入到boot_kernel函数

2.从hypervisor EL2中让OS进入到VM中

（1）创建一个virt_main函数，在main函数中执行，virt_main函数中执行jump to VM的操作

（2）在linker.ld中定义内存中vm_sp的布局

（3）jump_to_vm:

设置HCR_EL2.RW, 让CPU运行在aarch64中

设置SPSR_EL2, 当eret指令后，跳转到EL1

设置ELR_EL2，当eret指令后，跳转到vm_entry中，这里是设置的进入EL1之后的第一个函数

设置SP_EL1栈，让vCPU指向一个新的栈空间，就是vm_sp

最后执行eret指令

3.从VM退出到hypervisor

三种情况：

调用HVC/VM发生异常EL1处理不了（比如GPA缺页异常）/发生硬件中断

HVC

SVC:运行在EL0的app请求进入到EL1的OS

HVC:运行在EL1的VM，请求进入到EL2的hypervisor

SMC:运行在hypervisor或VM的软件，请求进入到EL3的安全固件中

异常综合信息寄存器ESR_EL2

(1) virt_main调用hvc_call

(2) hvc_call会调用__do_vcpu_exit（这个是在EL2的异常向量表中已经定义过了，virt_vectors）

(3)__do_vcpu_exit: 获取ESR_EL2的信息，判断异常类型，跳转到vm_hvc

(4)vm_hvc: 跳转到vm_hvc_handler，处理异常，然后再利用vm_entry 1 跳转到EL1中