ARM Virtualization Extensions ARM虚拟化扩展 B1.7 中文版

cini

ARM Virtualization Extensions ARM虚拟化扩展 B1.7 中文版
最近cortexA15马上就要有实际的产品面世了（OMAP5 和 exynos 5），cortexA15最大的变动就是支持虚拟化，LAPE。我把ARM的系统架构文档中关于虚拟化的总述B1.7翻译过来。和同好共享。后面我还会翻译更多ARM的系统架构文档中关于虚拟化的文档，并做相应的研究。
B1.7 虚拟化扩展
虚拟化扩展时ARM7-A系统架构的一种可选扩展，这意味着ARMv7-A的具体实现决定虚拟化功能是否可用。如果要使能虚拟化功能，ARMv7-A的具体实现必须首先使能安全扩展功能，大物理地址访问扩展功能和多核扩展功能。虚拟化扩展提供了一整套硬件特性来支持虚拟一个非安全模式的ARM VMSAv7处理器。虚拟化的基础模式包括：
一个运行在非安全的HYP模式hypervisor，hypervisor用于管理Guest操作系统的切换
一下运行在非安全的PL1和PL0模式下的Guest操作系统
在每一个Guest操作系统，应用程序通常运行在User模式
Note
虽然Guest操作系统实际运行在虚拟机中，然而，Guest操作系统本身依旧认为自己运行在一个真正的ARM处理器中。
Guest操作系统不会察觉到：
自己是运行在虚拟机中
其他的Guest操作系统
另一种描述虚拟化的方式：
Guest操作系统的所有应用和任务运行在Guest操作系统中，而Guest操作系统运行在虚拟机中
hypervisor 负责虚拟机的切换（注：也就是Guest操作系统的切换）
每一个虚拟机是由hypervisor分配的虚拟机标示符来唯一标示的，由于许多系统特性都涉及到虚拟化扩展，所以虚拟化扩展在本手册的多个章节进行描述。核心的特性有：
Hyp 模式 仅仅在非安全模式下才能使用。为了支持Guest操作系统管理，Hyp模式操作仅限于它自己的非安全的虚拟地址空间，而这和直接在非安全模式下的虚拟地址空间的寻址是不同的。
虚拟化扩展提供如下控制功能：
— 定义一些标示寄存器的虚拟值，Guest操作系统读取这些标示寄存器，Guest操作系统将读到得是虚拟值。
— 捕获大量的其他操作包括访问其他寄存器和存储管理，这些被捕获的操作将一个异常并将系统进入到Hyp模式。在Hyp模式下运行的软件（注：往往就是hypervisor）可以进行配置来觉得是否进行捕获。
对于安全扩展功能来说，虚拟化扩展控制如下的中断和数据访问异常:
— 当前的Guest操作系统
— 当前未运行的Guest操作系统
— hypervisor
— the Securemonitor.
虚拟化扩展提供独立的内存访问地址转换管理
— Secure modes, theSecure PL1&0 translation regime
— Non-secure Hypmode, the Non-secure PL2 translation regime
— Non-secure PL1and PL0 modes, the Non-secure PL1&0 translation regime.
Figure B3-1 on page B3-1301 shows these translation regimes.
在非安全的PL1&0模式下，地址转换策略分为两个步骤
— 步骤1，对虚拟地址（VA）映射到中间物理地址（IPA），通常由Guest操作系统配置并控制这样映射。Guest操作系统认为中间物理地址（IPA）就是物理地址（PA）
—步骤2，对IPA映射到PA，通常由hypervisior控制这一步骤，Guest操作系统无法察觉到该转换。
For moreinformation, see About addresstranslation on page B3-1303.
Impactof the Virtualization Extensions on the modes and exception model gives more information about many of
these features.
B1.7.1 虚拟化扩展对系统模式和异常处理模型的影响
这一部分总述了虚拟化扩展对系统模式和异常处理模型的影响：
在实现了虚拟化扩展功能的系统中，一种新的非安全系统模式被引入也就是Hyp模式。Hyp mode on page B1-1139 summarizeshow Hyp mode differs from the other processor modes.
鸠现新的异常:
— Hypervisor Call (HVC) exception on page B1-1209
— Hyp Trap exception on page B1-1206
— Virtual IRQ exception on page B1-1217
— Virtual FIQ exception on page B1-1220
— Virtual Abort exception on page B1-1215.
The Hypervisor Calland Hyp Trap exceptions 都将使系统进入到Hyp mode。虚拟的异常将使系统进入到Non-secure IRQ, FIQ, 或者Abort模式。see The virtual exceptions on page B1-1161.
实现一个新的寄存器HVBAR来保持Hyp模式下的异常向量表的基地址
提供IRQ，FIQ和异步abortsl路由控制到Hyp模式的功能，那么Thisis
possible only ifSecure software has not routed the exception to Monitor mode, and applies onlyto exceptions
taken from aNon-secure mode.
For moreinformation see Asynchronousexception routing controls onpage B1-1171.
提供发生在非安全模式下的同步异常路由控制到Hyp模式的功能
For more information see Routing general exceptions to Hyp mode on page B1-1189 and Routing
Debugexceptions to Hyp mode onpage B1-1191.
通过Hyp捕获异常，提供进入Hyp模式的机制，see Traps to
thehypervisor on page B1-1241.
When an operationis trapped to Hyp mode, the hypervisor typically either:
— emulates therequired operation, so the application running in the Guest OS is unaware ofthe trap to
Hyp mode
— returns an errorto the Guest OS.
实现使得系统进入Hyp模式的异常报告功能，see Reporting exceptions taken
tothe Non-secure PL2 mode onpage B3-1411. These exceptions are reported using the HSR, see Useof the
HSR on page B3-1415,
实现一个新的从Hyp模式异常返回指令ERET，Formore information see
Hypmode on page B1-1139.

虚拟异常
虚拟化扩展引入了三个虚拟异常：
虚拟的IRQ异常，对应于物理IRQ异常
虚拟的FIQ异常，对应于物理FIQ异常
虚拟的数据访问异常，对应于物理数据异常和预取异常
运行在Hyp模式(PL2)的软件（注：往往是hypervisor）可以将这些虚拟异常注射到其他的非安全的系统模式。其他非安全模式（PL1 PL0）的软件无法区分虚拟异常和物理异常。一种可用的模式是，当系统处于非安全的非Hyp模式下时，一个物理的异常（IRQ，FIQ和异步数据）发生，系统进入到Hyp模式，由Hyp的异常处理来决定是否将该异常路由到Guest操作系统中，当异常需要Guest操作系统处理时，该异常被打上Pending的标记并，当hypervisor将该GuestOS切换运行,hypervisor将合适的虚拟异常注射到Guest操作系统中。
For moreinformation see Virtualexceptions in the Virtualization Extensions on page B1-1194.

superwiles

大家都是抄抄 ibm  1970年代的东西， 赫赫

yezj2004

相信楼主的说，非常支持你