标签：虚拟化 hypervisor 手册 host 寄存器 EL2 Armv8 EL1 OS

8. VHE

        下图呈现了一个简化的软件栈和异常级别：

        你可以看到一个独立的hypervisor是如何映射到ARM异常级别。hypervisor运行在EL2而虚拟机运行在EL0/1。这种情况在托管hypervisor上存在问题，如下图所示：

        通常，内核运行在EL1，但虚拟控制在EL2。这意味着大多数host OS运行在EL1，通过EL2的stub代码来访问虚拟化控制。这种安排效率低下，因为它可能涉及增加的上下文切换。

        内核需要处理运行在EL1和EL2的不同，但这被严格要求在一些子系统上，比如早期的启动。

NOTE: Cortex-A75/Cortex-A76支持VHE。

8.1 在EL2上运行host OS

        HCR_EL2的两位控制VHE。这些位总结如下：

1. E2H：控制是否VHE使能；
2. TGE：当VHE使能时，控制是否EL0是guest还是host；

        下面表总结了典型设置:

        从虚拟机退出到hypervisor的异常，TGE初始化为0。软件在运行host内核之前设置该位。

        你可以看到这些典型设置如下图所示：

 8.2 虚拟地址空间

        下图显示了在VHE引入前EL0/EL1的虚拟地址空间的布局：

        如在内存管理中所讨论，EL0/1有两个区域。上面区域是内核空间，下面区域是用户空间。但是，EL2仅有一个位于下面区域。通常不同点为hypervisor不会host应用。这意味着hypervisor不需要在内核空间和用户空间切分。

NOTE: 内核空间的分配在上面区域，而用户空间在下面区域。它并不是ARM架构强制要求的。

        EL0/1虚拟地址空间也支持ASID，但EL2不支持。这是因为hypervisor通常不host应用。

        为了允许host OS可有效的执行在EL2上，我们需要增加第二区域和ASID支持。设置HCR_EL2.E2H可以解决这些问题，如下图所示：

        在EL0中，HCR_EL2.TGE控制使用哪个地址空间：或EL1空间或EL2空间。哪个空间被使用依赖于应用运行在host OS（TGE=1）还是guest OS（TGE=0）。

 8.3 重定向寄存器访问

        我们在虚拟化通用定时器章节使用VHE改变EL2虚拟地址空间的布局。但是，我们仍对配置MMU存在问题。这是因为内核将尝试访问EL1寄存器，像TTBR0_EL1而不是EL2寄存器像TTBR0_EL2。

        为了在EL2上执行相同的二进制，我们需要重定向从EL1寄存器到EL2。设置E2H将做该操作，因此访问EL1系统寄存器将被重定向到EL2。重定向如下图所示：

但是，该重定向给我们留下新的问题。hypervisor仍需要访问真实的EL1寄存器，因此它实现上下文切换。为解决此问题，新的一组寄存器EL12和EL02被引入。当在EL2使用E2H=1时这访问EL1寄存器来上下文切换。你可以看如下图：

8.4 异常

        通常HCR_EL2.IMO/FMO/AMO位控制是否物理异常被路由到EL1或EL2。当执行在EL0且TGE=1时，所有物理异常都路由到EL2，若它们没有被SCR_EL3路由到EL3。这是这种情况无论HCR_EL2路由位的实际值。这是因为应用作为host OS的子任务，而不是guest OS。因此任何异常应该被路由到运行到EL2的host OS。

 

 

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来源： https://blog.csdn.net/flyingnosky/article/details/122676592

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