虚拟化CPU仿真

Question

我有一个关于虚拟机 CPU 虚拟化的问题。我无法理解即时到本机代码翻译和陷阱和模拟翻译之间的区别。

据我了解，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 x86 CPU，则代码将转换为等效的 x86 指令。现在，在捕获和模拟方法中，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 转换为 ISA？假设我在 Windows 主机上运行 Ubuntu 客户机。Ubuntu ISA 调用与 Windows ISA 调用不同吗？据我了解，来宾无法访问主机上的系统 ISA，只有监视器可以访问。但为什么需要转换为Host ISA呢？ISA还依赖于操作系统吗？

Answer 1

当在另一个 ISA 上运行来自一个 ISA 的代码（例如在 x86 CPU 上运行 M68K 代码）时，会使用“即时到本机”转换（通常称为 JIT 编译/转换）。这绝不是虚拟化，而是模拟。

陷阱和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，您开始执行特权代码，一旦它尝试执行特权指令（例如 x86 中的 lidt），主机操作系统就会发出陷阱。在该陷阱的处理程序中，您可以模拟该特定特权指令，然后让来宾内核继续执行。这样做的优点是您将达到接近本机 CPU 仿真速度。

然而，仅仅模拟 ISA 只是模拟完整系统的“一小部分”。MMU 的仿真/虚拟化要正确执行并快速运行要复杂得多。