AArch64下的CPU虚拟化

CPU启动机制

在AArch64架构下，hvisor利用psci::cpu_on()函数唤醒指定的CPU核心，将其从关闭状态带入运行状态。该函数接收CPU的ID、启动地址以及一个不透明参数作为输入。遇到错误时，如CPU已处于唤醒状态，函数会进行适当的错误处理避免重复唤醒。

CPU虚拟化初始化与运行

ArchCpu结构体封装了特定于架构的CPU信息和功能，其reset()方法负责将CPU设置为虚拟化模式的初始状态。这包括：

  • 设置ELR_EL2寄存器至指定的入口点
  • 配置SPSR_EL2寄存器
  • 清空通用寄存器
  • 重置虚拟机相关寄存器
  • activate_vmm()，激活虚拟内存管理器（VMM）

activate_vmm()方法用于配置VTCR_EL2和HCR_EL2寄存器，启用虚拟化环境。

ArchCpu的run()和idle()方法分别用于启动和闲置CPU。启动时，激活zone的GPM（Guest Page Management），重置到指定的入口点和设备树二进制（DTB）地址，然后通过vmreturn宏跳转到EL2入口点。在闲置模式下，CPU被重置到等待状态（WFI），并准备parking指令页面以供闲置期间使用。

EL1与EL2之间的切换

hvisor在AArch64架构中使用EL2作为hypervisor模式，而EL1用于guest OS。handle_vmexit宏处理从EL1到EL2的上下文切换（VMEXIT事件），保存用户模式寄存器上下文，调用外部函数处理退出原因，之后返回到hypervisor代码段继续执行。vmreturn函数用于从EL2模式回到EL1模式（VMENTRY事件），恢复用户模式寄存器上下文后，通过eret指令返回到guest OS的代码段。

MMU配置与启用

为了支持虚拟化，enable_mmu()函数在EL2模式下配置MMU映射，包括设置MAIR_EL2、TCR_EL2和SCTLR_EL2寄存器，允许指令和数据缓存能力，并确保虚拟范围覆盖整个48位地址空间。

通过这些机制，hvisor在AArch64架构上实现了高效的CPU虚拟化，允许多个独立的zones在静态分配的资源下运行，同时保持系统稳定性和性能。