KVM VCPU線程調度問題的討論

2017-11-15

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今天閒着沒有忽然想了想VCPU線程調度的問題，具體描述以下：

當表明VCPU的線程得到控制權後，首先會經過KVM接口進入到內核，從內核進入到非根模式，那麼此時站在全局調度器的點上，這並不算作線程的時間，這種狀況下調度器還能正常調度VCPU線程嗎？

經過查看intel手冊，分析相關時鐘中斷的源代碼，目前理解以下：

基本知識：

CPU的VMX模式分爲root模式和non root模式，兩者的0-3環是正交的，即在root模式下有ring0~ring3，在non root模式下也有ring 0到ring3，一個VCPU線程獲得運行，經過KVM接口進入到內核，最終須要從root模式進入到non root模式，進入non root模式後就是虛擬機運行的階段了。虛擬機有本身的內核層和用戶層，即ring0-ring3。

按照當前Linux下的CFS調度器爲例，基於虛擬運行時間來調度進程，而虛擬運行時間的統計本質上仍是基於時鐘中斷。時鐘中斷處理程序中會分析當前CPU處於ring0 仍是ring3（不區分root和non root）,繼而更新進程時間統計量。以前聽人說進程在內核中的時間是不算作調度參考時間的，可是根據代碼來看，時鐘中斷時無論是處理用戶態仍是內核態，最終都會增長對應進程的虛擬運行時間，這點若有仁兄明白還請告知。而在中斷會返回的時候，咱們知道在搶佔內核下，會增長一個調度時機，此時若是有更加緊迫的進程須要執行，則進行內核搶佔。若是返回用戶空間，則正常進行調度的檢查。

回到開始咱們提出的問題，假如一個虛擬機正在運行，此時時鐘中斷到來，那麼CPU 在保存現場後，繼而去執行中斷處理程序，其中就會統計當前進程（必然是VCPU線程）的時間信息，並會更新VCPU線程的虛擬運行時間，若是運行時間到了則設置重調度位，處理完成後返回。若是以前虛擬機位於內核模式（non root 下的內核模式）且支持內核搶佔，則會觸發調度器進行調度；若是虛擬機位於用戶模式，則會直接觸發調度。因此從這裏看，HOST上調度器的運行和VMX模式並無本質聯繫。而虛擬機內部進程的調度就比較容易理解了，和傳統進程調度沒有區別，雖然INTEL手冊嚴格規定了non root模式下不容許任務切換嗎，可是其實針對使用TSS來講的，而現實狀況下，無論是windows仍是Linux 都沒有使用TSS作任務切換，故實際上虛擬機內部進程切換仍是在non root 模式下進行的（至少目前我是這麼認爲的）

以馬內利

參考：

intel 手冊

Linux內核源碼