ernel 3.10内核源码分析--KVM相关--虚拟机运行

1、基本原理
KVM虚拟机通过字符设备/dev/kvm的ioctl接口创建和运行，相关原理见之前的文章说明。
虚拟机的运行通过/dev/kvm设备ioctl VCPU接口的KVM_RUN指令实现，在VM和VCPU创建好并完成初始化后，就可以调度该虚拟机运行了，通常，一个VCPU对应于一个线程，虚拟机运行的本质为调度该虚拟机相关的VCPU所在线程运行。虚拟机(VCPU)的运行主要任务是要进行上下文切换，上下文主要包括相关寄存器、APIC状态、TLB等，通常上下文切换的过程如下：
1、    保存当前的上下文。
2、    使用kvm_vcpu结构体中的上下文信息，加载到物理CPU中。
3、    执行kvm_x86_ops中的run_vcpu函数，调用硬件相关的指令(如VMLAUNCH)，进入虚拟机运行环境中。
虚拟机运行于qemu-kvm的进程上下文中，从硬件的角度看，虚拟机的运行过程，实质为相关指令的执行过程，虚拟机编译后的也就是相应的CPU指令序列，而虚拟机的指令跟Host机的指令执行过程并没有太多的差别，最关键的差别为“敏感指令”(通常为IO、内存等关键操作)的执行，这也是虚拟化实现的本质所在，当在虚拟机中(Guest模式)执行“敏感指令”时，会触发（由硬件触发）VM-exit，使当前CPU从Guest模式(non-root模式)切换到root模式，当前CPU的控制权随之转交给VMM(Hypervisor，KVM中即Host)，由VMM进行相应的处理，处理完成后再次通过应该硬件指令(如VMLAUNCH)，重新进入到Guest模式，从而进入虚拟机运行环境中继续运行。
本文简单解释及分析在3.10版本内核代码中的相关流程，用户态qemu-kvm部分暂不包括。

2、大致流程：
Qemu-kvm可以通过ioctl(KVM_RUN…)使虚拟机运行，最终进入内核态，由KVM相关内核流程处理，在内核态执行的大致过程如下：
kvm_vcpu_ioctl -->
    kvm_arch_vcpu_ioctl_run
具体由内核函数kvm_arch_vcpu_ioctl_run完成相关工作。主要流程如下：

1、    Sigprocmask()屏蔽信号，防止在此过程中受到信号的干扰。

2、    设置当前VCPU状态为KVM_MP_STATE_UNINITIALIZED

3、    配置APIC和mmio相关信息

4、    将VCPU中保存的上下文信息写入指定位置

5、    然后的工作交由__vcpu_run完成

6、    __vcpu_run最终调用vcpu_enter_guest，该函数实现了进入Guest，并执行Guest OS具体指令的操作。       

7、    vcpu_enter_guest最终调用kvm_x86_ops中的run函数运行。对应于Intel平台，该函数为vmx_vcpu_run(设置Guest CR3和其他寄存器、EPT/影子页表相关设置、汇编代码VMLAUNCH切换到非根模式，执行Guest目标代码)。

8、    Guest代码执行到敏感指令或因其他原因(比如中断/异常)，VM-Exit退出非根模式，返回到vcpu_enter_guest函数继续执行。

9、    vcpu_enter_guest函数中会判断VM-Exit原因，并进行相应处理。

10、处理完成后VM-Entry到Guest重新执行Guest代码，或重新等待下次调度。

3、代码分析
kvm_vcpu_ioctl():

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1. /*
   
2.   * kvm ioctl VCPU指令的入口，传入的fd为KVM_CREATE_VCPU中返回的fd。
   
3.   * 主要针对具体的VCPU进行参数设置。如：相关寄存器的读
   
4.   * 写、中断控制等
   
5.   */
   
6. 
   
7. static long kvm_vcpu_ioctl(struct file *filp,
   
8.              unsigned int ioctl, unsigned long arg)
   
9. {
   
10.     struct kvm_vcpu *vcpu = filp->private_data;
    
11.     void __user *argp = (void __user *)arg;
    
12.     int r;
    
13.     struct kvm_fpu *fpu = NULL;
    
14.     struct kvm_sregs *kvm_sregs = NULL;
    
15. 
    
16.     if (vcpu->kvm->mm != current->mm)
    
17.         return -EIO;
    
18. 
    
19. #if defined(CONFIG_S390) || defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_MIPS)
    
20.     /*
    
21.      * Special cases: vcpu ioctls that are asynchronous to vcpu execution,
    
22.      * so vcpu_load() would break it.
    
23.      */
    
24.     if (ioctl == KVM_S390_INTERRUPT || ioctl == KVM_INTERRUPT)
    
25.         return kvm_arch_vcpu_ioctl(filp, ioctl, arg);
    
26. #endif
    
27. 
    
28.     // KVM虚拟机VCPU数据结构载入物理CPU
    
29.     r = vcpu_load(vcpu);
    
30.     if (r)
    
31.         return r;
    
32.     switch (ioctl) {
    
33.     /* 
    
34.      * 运行虚拟机，最终通过执行VMLAUNCH指令进入non root模式，
    
35.      * 进入虚拟机运行。当虚拟机内部执行敏感指令时，由硬
    
36.      * 件触发VM-exit，返回到root模式
    
37.      */
    
38.     case KVM_RUN:
    
39.         r = -EINVAL;
    
40.         // 不能带参数。
    
41.         if (arg)
    
42.             goto out;
    
43.         // 运行VCPU(即运行虚拟机)的入口函数
    
44.         r = kvm_arch_vcpu_ioctl_run(vcpu, vcpu->run);
    
45.         trace_kvm_userspace_exit(vcpu->run->exit_reason, r);
    
46.         break;
    
47. ...

kvm_vcpu_ioctl()-->kvm_arch_vcpu_ioctl_run()-->__vcpu_run():

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1. static int __vcpu_run(struct kvm_vcpu *vcpu)
   
2. {
   
3.     int r;
   
4.     struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
   
5. 
   
6.     vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
   
7.     /*设置vcpu->arch.apic->vapic_page*/
   
8.     r = vapic_enter(vcpu);
   
9.     if (r) {
   
10.         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
    
11.         return r;
    
12.     }
    
13. 
    
14.     r = 1;
    
15.     while (r > 0) {
    
16.         /*检查状态*/
    
17.         if (vcpu->arch.mp_state == KVM_MP_STATE_RUNNABLE &&
    
18.          !vcpu->arch.apf.halted)
    
19.          /* 进入Guest模式，最终通过VMLAUNCH指令实现*/
    
20.             r = vcpu_enter_guest(vcpu);
    
21.         else {/*什么情况下会走到这里?*/
    
22.             srcu_read_unlock(&kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
    
23.             /*阻塞VCPU，其实就是schddule()调度出去，但在有特殊情况时(比如有挂起的定时器或信号时)，不进行调度而直接退出*/
    
24.             kvm_vcpu_block(vcpu);
    
25.             vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
    
26.             if (kvm_check_request(KVM_REQ_UNHALT, vcpu)) {
    
27.                 kvm_apic_accept_events(vcpu);
    
28.                 switch(vcpu->arch.mp_state) {
    
29.                 case KVM_MP_STATE_HALTED:
    
30.                     vcpu->arch.pv.pv_unhalted = false;
    
31.                     vcpu->arch.mp_state =
    
32.                         KVM_MP_STATE_RUNNABLE;
    
33.                 case KVM_MP_STATE_RUNNABLE:
    
34.                     vcpu->arch.apf.halted = false;
    
35.                     break;
    
36.                 case KVM_MP_STATE_INIT_RECEIVED:
    
37.                     break;
    
38.                 default:
    
39.                     r = -EINTR;
    
40.                     break;
    
41.                 }
    
42.             }
    
43.         }
    
44. 
    
45.         if (r <= 0)
    
46.             break;
    
47. 
    
48.         clear_bit(KVM_REQ_PENDING_TIMER, &vcpu->requests);
    
49.         if (kvm_cpu_has_pending_timer(vcpu))
    
50.             kvm_inject_pending_timer_irqs(vcpu);
    
51. 
    
52.         if (dm_request_for_irq_injection(vcpu)) {
    
53.             r = -EINTR;
    
54.             vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_INTR;
    
55.             ++vcpu->stat.request_irq_exits;
    
56.         }
    
57. 
    
58.         kvm_check_async_pf_completion(vcpu);
    
59. 
    
60.         if (signal_pending(current)) {
    
61.             r = -EINTR;
    
62.             vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_INTR;
    
63.             ++vcpu->stat.signal_exits;
    
64.         }
    
65.         /*这是kvm中的一个调度时机点，即选择新VCPU运行的时机点*/
    
66.         if (need_resched()) {
    
67.             srcu_read_unlock(&kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
    
68.             kvm_resched(vcpu);
    
69.             vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
    
70.         }
    
71.     }
    
72. 
    
73.     srcu_read_unlock(&kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
    
74. 
    
75.     vapic_exit(vcpu);
    
76. 
    
77.     return r;
    
78. }

kvm_vcpu_ioctl()-->kvm_arch_vcpu_ioctl_run()-->__vcpu_run()-->vcpu_enter_guest():

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1. /* 进入Guest模式，最终通过VMLAUNCH指令实现*/
   
2. static int vcpu_enter_guest(struct kvm_vcpu *vcpu)
   
3. {
   
4.     int r;
   
5.     bool req_int_win = !irqchip_in_kernel(vcpu->kvm) &&
   
6.         vcpu->run->request_interrupt_window;
   
7.     bool req_immediate_exit = false;
   
8.     /*进入Guest模式前先处理相关挂起的请求*/
   
9.     if (vcpu->requests) {
   
10.         /*卸载MMU*/
    
11.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_MMU_RELOAD, vcpu))
    
12.             kvm_mmu_unload(vcpu);
    
13.         /*定时器迁移*/
    
14.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_MIGRATE_TIMER, vcpu))
    
15.             __kvm_migrate_timers(vcpu);
    
16.         /*主时钟更新*/
    
17.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_MASTERCLOCK_UPDATE, vcpu))
    
18.             kvm_gen_update_masterclock(vcpu->kvm);
    
19.         /*全局时钟更新*/
    
20.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_GLOBAL_CLOCK_UPDATE, vcpu))
    
21.             kvm_gen_kvmclock_update(vcpu);
    
22.         /*虚拟机时钟更新*/
    
23.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_CLOCK_UPDATE, vcpu)) {
    
24.             r = kvm_guest_time_update(vcpu);
    
25.             if (unlikely(r))
    
26.                 goto out;
    
27.         }
    
28.         /*更新mmu*/
    
29.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_MMU_SYNC, vcpu))
    
30.             kvm_mmu_sync_roots(vcpu);
    
31.         /*刷新TLB*/
    
32.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_TLB_FLUSH, vcpu))
    
33.             kvm_x86_ops->tlb_flush(vcpu);
    
34.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_REPORT_TPR_ACCESS, vcpu)) {
    
35.             vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_TPR_ACCESS;
    
36.             r = 0;
    
37.             goto out;
    
38.         }
    
39.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_TRIPLE_FAULT, vcpu)) {
    
40.             vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_SHUTDOWN;
    
41.             r = 0;
    
42.             goto out;
    
43.         }
    
44.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_DEACTIVATE_FPU, vcpu)) {
    
45.             vcpu->fpu_active = 0;
    
46.             kvm_x86_ops->fpu_deactivate(vcpu);
    
47.         }
    
48.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_APF_HALT, vcpu)) {
    
49.             /* Page is swapped out. Do synthetic halt */
    
50.             vcpu->arch.apf.halted = true;
    
51.             r = 1;
    
52.             goto out;
    
53.         }
    
54.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_STEAL_UPDATE, vcpu))
    
55.             record_steal_time(vcpu);
    
56.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_NMI, vcpu))
    
57.             process_nmi(vcpu);
    
58.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_PMU, vcpu))
    
59.             kvm_handle_pmu_event(vcpu);
    
60.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_PMI, vcpu))
    
61.             kvm_deliver_pmi(vcpu);
    
62.         if (kvm_check_request(KVM_REQ_SCAN_IOAPIC, vcpu))
    
63.             vcpu_scan_ioapic(vcpu);
    
64.     }
    
65.     // 检查是否有事件请求
    
66.     if (kvm_check_request(KVM_REQ_EVENT, vcpu) || req_int_win) {
    
67.         kvm_apic_accept_events(vcpu);
    
68.         if (vcpu->arch.mp_state == KVM_MP_STATE_INIT_RECEIVED) {
    
69.             r = 1;
    
70.             goto out;
    
71.         }
    
72.         // 注入阻塞的事件，中断，异常和nmi等
    
73.         inject_pending_event(vcpu);
    
74. 
    
75.         /* enable NMI/IRQ window open exits if needed */
    
76.         /*
    
77.          * 使能NMI/IRQ window，参见Intel64 System Programming Guide 25.3节
    
78.          * 当使能了interrupt-window exiting或NMI-window exiting(由VMCS中相关字段控制)，
    
79.          * 表示在刚进入虚拟机后，就会立刻因为有pending或注入的中断导致VM-exit
    
80.          */
    
81.         if (vcpu->arch.nmi_pending)
    
82.             req_immediate_exit =
    
83.                 kvm_x86_ops->enable_nmi_window(vcpu) != 0;
    
84.         else if (kvm_cpu_has_injectable_intr(vcpu) || req_int_win)
    
85.             req_immediate_exit =
    
86.                 kvm_x86_ops->enable_irq_window(vcpu) != 0;
    
87. 
    
88.         if (kvm_lapic_enabled(vcpu)) {
    
89.             /*
    
90.              * Update architecture specific hints for APIC
    
91.              * virtual interrupt delivery.
    
92.              */
    
93.             if (kvm_x86_ops->hwapic_irr_update)
    
94.                 kvm_x86_ops->hwapic_irr_update(vcpu,
    
95.                     kvm_lapic_find_highest_irr(vcpu));
    
96.             update_cr8_intercept(vcpu);
    
97.             kvm_lapic_sync_to_vapic(vcpu);
    
98.         }
    
99.     }
    
100.     // 装载MMU，待深入分析
     
101.     r = kvm_mmu_reload(vcpu);
     
102.     if (unlikely(r)) {
     
103.         goto cancel_injection;
     
104.     }
     
105. 
     
106.     preempt_disable();
     
107.     // 进入Guest前期准备，架构相关
     
108.     kvm_x86_ops->prepare_guest_switch(vcpu);
     
109.     if (vcpu->fpu_active)
     
110.         kvm_load_guest_fpu(vcpu);
     
111.     kvm_load_guest_xcr0(vcpu);
     
112. 
     
113.     vcpu->mode = IN_GUEST_MODE;
     
114. 
     
115.     /* We should set ->mode before check ->requests,
     
116.      * see the comment in make_all_cpus_request.
     
117.      */
     
118.     smp_mb();
     
119. 
     
120.     local_irq_disable();
     
121.     /* 
     
122.      * 如果VCPU处于EXITING_GUEST_MODE或者vcpu->requests(?)或者需要调度或者
     
123.      * 有挂起的信号，则放弃
     
124.      */
     
125.     if (vcpu->mode == EXITING_GUEST_MODE || vcpu->requests
     
126.      || need_resched() || signal_pending(current)) {
     
127.         vcpu->mode = OUTSIDE_GUEST_MODE;
     
128.         smp_wmb();
     
129.         local_irq_enable();
     
130.         preempt_enable();
     
131.         r = 1;
     
132.         goto cancel_injection;
     
133.     }
     
134. 
     
135.     srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
     
136.     // req_immediate_exit在前面使能NMI/IRQ window失败时设置，此时需要立即退出，触发重新调度
     
137.     if (req_immediate_exit)
     
138.         smp_send_reschedule(vcpu->cpu);
     
139.     // 计算虚拟机的enter时间
     
140.     kvm_guest_enter();
     
141.     // 调试相关
     
142.     if (unlikely(vcpu->arch.switch_db_regs)) {
     
143.         set_debugreg(0, 7);
     
144.         set_debugreg(vcpu->arch.eff_db[0], 0);
     
145.         set_debugreg(vcpu->arch.eff_db[1], 1);
     
146.         set_debugreg(vcpu->arch.eff_db[2], 2);
     
147.         set_debugreg(vcpu->arch.eff_db[3], 3);
     
148.     }
     
149. 
     
150.     trace_kvm_entry(vcpu->vcpu_id);
     
151.     // 调用架构相关的run接口(vmx_vcpu_run)，进入Guest模式
     
152.     kvm_x86_ops->run(vcpu);
     
153. 
     
154.     
     
155.     // 此处开始，说明已经发生了VM-exit，退出了Guest模式
     
156.     /*
     
157.      * If the guest has used debug registers, at least dr7
     
158.      * will be disabled while returning to the host.
     
159.      * If we don't have active breakpoints in the host, we don't
     
160.      * care about the messed up debug address registers. But if
     
161.      * we have some of them active, restore the old state.
     
162.      */
     
163.     if (hw_breakpoint_active())
     
164.         hw_breakpoint_restore();
     
165.     /*记录Guest退出前的TSC时钟*/
     
166.     vcpu->arch.last_guest_tsc = kvm_x86_ops->read_l1_tsc(vcpu,
     
167.                              native_read_tsc());
     
168.     // 设置模式
     
169.     vcpu->mode = OUTSIDE_GUEST_MODE;
     
170.     smp_wmb();
     
171. 
     
172.     /* Interrupt is enabled by handle_external_intr() */
     
173.     kvm_x86_ops->handle_external_intr(vcpu);
     
174. 
     
175.     ++vcpu->stat.exits;
     
176. 
     
177.     /*
     
178.      * We must have an instruction between local_irq_enable() and
     
179.      * kvm_guest_exit(), so the timer interrupt isn't delayed by
     
180.      * the interrupt shadow. The stat.exits increment will do nicely.
     
181.      * But we need to prevent reordering, hence this barrier():
     
182.      */
     
183.     barrier();
     
184.     // 计算虚拟机的退出时间，其中还开中断了?
     
185.     kvm_guest_exit();
     
186.     
     
187.     preempt_enable();
     
188. 
     
189.     vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
     
190. 
     
191.     /*
     
192.      * Profile KVM exit RIPs:
     
193.      */
     
194.     // Profile(采样计数，用于性能分析和调优)相关
     
195.     if (unlikely(prof_on == KVM_PROFILING)) {
     
196.         unsigned long rip = kvm_rip_read(vcpu);
     
197.         profile_hit(KVM_PROFILING, (void *)rip);
     
198.     }
     
199. 
     
200.     if (unlikely(vcpu->arch.tsc_always_catchup))
     
201.         kvm_make_request(KVM_REQ_CLOCK_UPDATE, vcpu);
     
202. 
     
203.     if (vcpu->arch.apic_attention)
     
204.         kvm_lapic_sync_from_vapic(vcpu);
     
205.     /* 
     
206.      * 调用vmx_handle_exit()处理虚拟机异常，异常原因及其它关键信息
     
207.      * 已经在之前获取。
     
208.      */
     
209.     r = kvm_x86_ops->handle_exit(vcpu);
     
210.     return r;
     
211. 
     
212. cancel_injection:
     
213.     kvm_x86_ops->cancel_injection(vcpu);
     
214.     if (unlikely(vcpu->arch.apic_attention))
     
215.         kvm_lapic_sync_from_vapic(vcpu);
     
216. out:
     
217.     return r;
     
218. }

kvm_vcpu_ioctl()-->kvm_arch_vcpu_ioctl_run()-->__vcpu_run()-->vcpu_enter_guest()-->vmx_vcpu_run():

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1. /*
   
2.   * 运行虚拟机，进入Guest模式，即non root模式
   
3.   */
   
4. static void __noclone vmx_vcpu_run(struct kvm_vcpu *vcpu)
   
5. {
   
6.     struct vcpu_vmx *vmx = to_vmx(vcpu);
   
7.     unsigned long debugctlmsr;
   
8. 
   
9.     /* Record the guest's net vcpu time for enforced NMI injections. */
   
10.     // nmi注入?跟nmi_watchdog相关?
    
11.     if (unlikely(!cpu_has_virtual_nmis() && vmx->soft_vnmi_blocked))
    
12.         vmx->entry_time = ktime_get();
    
13. 
    
14.     /* Don't enter VMX if guest state is invalid, let the exit handler
    
15.      start emulation until we arrive back to a valid state */
    
16.     if (vmx->emulation_required)
    
17.         return;
    
18. 
    
19.     if (vmx->nested.sync_shadow_vmcs) {
    
20.         copy_vmcs12_to_shadow(vmx);
    
21.         vmx->nested.sync_shadow_vmcs = false;
    
22.     }
    
23.     // 写入Guest的RSP寄存器信息至VMCS相关位置中
    
24.     if (test_bit(VCPU_REGS_RSP, (unsigned long *)&vcpu->arch.regs_dirty))
    
25.         vmcs_writel(GUEST_RSP, vcpu->arch.regs[VCPU_REGS_RSP]);
    
26.     // 写入Guest的RIP寄存器信息至VMCS相关位置中
    
27.     if (test_bit(VCPU_REGS_RIP, (unsigned long *)&vcpu->arch.regs_dirty))
    
28.         vmcs_writel(GUEST_RIP, vcpu->arch.regs[VCPU_REGS_RIP]);
    
29. 
    
30.     /* When single-stepping over STI and MOV SS, we must clear the
    
31.      * corresponding interruptibility bits in the guest state. Otherwise
    
32.      * vmentry fails as it then expects bit 14 (BS) in pending debug
    
33.      * exceptions being set, but that's not correct for the guest debugging
    
34.      * case. */
    
35.     // 单步调试时，需要禁用Guest中断
    
36.     if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP)
    
37.         vmx_set_interrupt_shadow(vcpu, 0);
    
38. 
    
39.     atomic_switch_perf_msrs(vmx);
    
40.     debugctlmsr = get_debugctlmsr();
    
41.     // vmx->__launched用于判断当前VCPU是否已经VMLAUNCH了
    
42.     vmx->__launched = vmx->loaded_vmcs->launched;
    
43.     // 执行VMLAUNCH指令进入Guest模式，虚拟机开始运行
    
44.     asm(
    
45.         /* Store host registers */
    
46.         /*将相关寄存器压栈*/
    
47.         "push %%" _ASM_DX "; push %%" _ASM_BP ";"/*BP压栈*/
    
48.         /*为guest的rcx寄存器保留个位置，所以这里压两次栈*/
    
49.         "push %%" _ASM_CX " \n\t" /* placeholder for guest rcx */
    
50.         "push %%" _ASM_CX " \n\t"
    
51.         /*
    
52.          * %c表示用来表示使用立即数替换，但不使用立即数的语法，at&t汇编中表示立即数的语法前面有一个$，而用了%c后，就去掉了这个$。
    
53.          * 主要是用在间接寻址的情况，这种情况下如果直接使用$立即数的方式的话，会报语法错误。
    
54.          * [host_rsp]是后面输入部分定义的tag，使用%tag方式可以直接引用，%0是后面输入输出部分中的第一个操作数，即vmx，这里是间接寻址
    
55.          * %c[host_rsp](%0)整体来看就是vmx(以寄存器ecx传入)中的host_rsp成员。
    
56.          * 所以，如下语句的整体含义就是比较当前SP寄存器和vmx->host_rsp的值。
    
57.          */
    
58.         /*如果当前RSP和vmx->rsp相等，那就不用mov了，否则将当前RSP保存到vmx中*/
    
59.         "cmp %%" _ASM_SP ", %c[host_rsp](%0) \n\t"
    
60.         "je 1f \n\t"
    
61.         "mov %%" _ASM_SP ", %c[host_rsp](%0) \n\t"
    
62.        /*
            * 执行ASM_VMX_VMWRITE_RSP_RDX指令(Writes the contents of a primary source operand (register or memory) to a specified field in a VMCS，即将RSP的值写入vmcs中，field由RDX寄存器指定，
            * 而此时的RDX寄存器的内容由后面的约束条件:"d"((unsigned long)HOST_RSP指定为HOST_RSP，所以这句命令的作用为:将rsp的值写vmcs，field是HOST_RSP。)，
            * 当出现异常时直接重启，由__ex()实现
            */
    
63.         __ex(ASM_VMX_VMWRITE_RSP_RDX) "\n\t"
    
64.         "1: \n\t"
    
65.         /* Reload cr2 if changed */
    
66.         /*比较当前CR2寄存器和vmx中保存的CR2寄存器内容，如果不相等，就从vmx中重新CR2内容到当前CR2寄存器中*/
    
67.         "mov %c[cr2](%0), %%" _ASM_AX " \n\t"
    
68.         "mov %%cr2, %%" _ASM_DX " \n\t"
    
69.         "cmp %%" _ASM_AX ", %%" _ASM_DX " \n\t"
    
70.         "je 2f \n\t"
    
71.         "mov %%" _ASM_AX", %%cr2 \n\t"
    
72.         "2: \n\t"
    
73.         /* Check if vmlaunch of vmresume is needed */
    
74.         /*判断vcpu_vmx->__launched，确认是否需要执行VMLAUNCH*/
    
75.         "cmpl $0, %c[launched](%0) \n\t"
    
76.         /* Load guest registers. Don't clobber flags. */
    
77.         /*加载guest寄存器，其实就是从vmx中加载*/
    
78.         "mov %c[rax](%0), %%" _ASM_AX " \n\t"
    
79.         "mov %c[rbx](%0), %%" _ASM_BX " \n\t"
    
80.         "mov %c[rdx](%0), %%" _ASM_DX " \n\t"
    
81.         "mov %c[rsi](%0), %%" _ASM_SI " \n\t"
    
82.         "mov %c[rdi](%0), %%" _ASM_DI " \n\t"
    
83.         "mov %c[rbp](%0), %%" _ASM_BP " \n\t"
    
84. #ifdef CONFIG_X86_64
    
85.         "mov %c[r8](%0), %%r8 \n\t"
    
86.         "mov %c[r9](%0), %%r9 \n\t"
    
87.         "mov %c[r10](%0), %%r10 \n\t"
    
88.         "mov %c[r11](%0), %%r11 \n\t"
    
89.         "mov %c[r12](%0), %%r12 \n\t"
    
90.         "mov %c[r13](%0), %%r13 \n\t"
    
91.         "mov %c[r14](%0), %%r14 \n\t"
    
92.         "mov %c[r15](%0), %%r15 \n\t"
    
93. #endif
    
94.         "mov %c[rcx](%0), %%" _ASM_CX " \n\t" /* kills %0 (ecx) */
    
95. 
    
96.         /* Enter guest mode */
    
97.         "jne 1f \n\t"
    
98.         /* 执行VMLAUNCH指令，进入Guest模式*/
    
99.         __ex(ASM_VMX_VMLAUNCH) "\n\t"
    
100.         "jmp 2f \n\t"
     
101.         /* 执行VMRESUME指令，从Guest模式恢复到root模式*/
     
102.         "1: " __ex(ASM_VMX_VMRESUME) "\n\t"
     
103.         "2: "
     
104.         /* Save guest registers, load host registers, keep flags */
     
105.         "mov %0, %c[wordsize](%%" _ASM_SP ") \n\t"
     
106.         "pop %0 \n\t"
     
107.         "mov %%" _ASM_AX ", %c[rax](%0) \n\t"
     
108.         "mov %%" _ASM_BX ", %c[rbx](%0) \n\t"
     
109.         __ASM_SIZE(pop) " %c[rcx](%0) \n\t"
     
110.         "mov %%" _ASM_DX ", %c[rdx](%0) \n\t"
     
111.         "mov %%" _ASM_SI ", %c[rsi](%0) \n\t"
     
112.         "mov %%" _ASM_DI ", %c[rdi](%0) \n\t"
     
113.         "mov %%" _ASM_BP ", %c[rbp](%0) \n\t"
     
114. #ifdef CONFIG_X86_64
     
115.         "mov %%r8, %c[r8](%0) \n\t"
     
116.         "mov %%r9, %c[r9](%0) \n\t"
     
117.         "mov %%r10, %c[r10](%0) \n\t"
     
118.         "mov %%r11, %c[r11](%0) \n\t"
     
119.         "mov %%r12, %c[r12](%0) \n\t"
     
120.         "mov %%r13, %c[r13](%0) \n\t"
     
121.         "mov %%r14, %c[r14](%0) \n\t"
     
122.         "mov %%r15, %c[r15](%0) \n\t"
     
123. #endif
     
124.         "mov %%cr2, %%" _ASM_AX " \n\t"
     
125.         "mov %%" _ASM_AX ", %c[cr2](%0) \n\t"
     
126. 
     
127.         "pop %%" _ASM_BP "; pop %%" _ASM_DX " \n\t"
     
128.         "setbe %c[fail](%0) \n\t"
     
129.         ".pushsection .rodata \n\t"
     
130.         ".global vmx_return \n\t"
     
131.         "vmx_return: " _ASM_PTR " 2b \n\t"
     
132.         ".popsection"
     
133.      : : "c"(vmx), "d"((unsigned long)HOST_RSP),
     
134.         [launched]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, __launched)),
     
135.         [fail]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, fail)),
     
136.         /*[host_rsp]是tag，可以在前面以%[host_rsp]方式引用*/
     
137.         [host_rsp]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, host_rsp)),
     
138.         [rax]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RAX])),
     
139.         [rbx]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RBX])),
     
140.         [rcx]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RCX])),
     
141.         [rdx]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RDX])),
     
142.         [rsi]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RSI])),
     
143.         [rdi]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RDI])),
     
144.         [rbp]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_RBP])),
     
145. #ifdef CONFIG_X86_64
     
146.         [r8]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R8])),
     
147.         [r9]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R9])),
     
148.         [r10]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R10])),
     
149.         [r11]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R11])),
     
150.         [r12]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R12])),
     
151.         [r13]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R13])),
     
152.         [r14]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R14])),
     
153.         [r15]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.regs[VCPU_REGS_R15])),
     
154. #endif
     
155.         [cr2]"i"(offsetof(struct vcpu_vmx, vcpu.arch.cr2)),
     
156.         [wordsize]"i"(sizeof(ulong))
     
157.      : "cc", "memory"/*clobber list，cc表示寄存器，memory表示内存*/
     
158. #ifdef CONFIG_X86_64
     
159.         , "rax", "rbx", "rdi", "rsi"
     
160.         , "r8", "r9", "r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15"
     
161. #else
     
162.         , "eax", "ebx", "edi", "esi"
     
163. #endif
     
164.      );
     
165.     // 运行到这里，说明已经发生了VM-exit，返回到了root模式
     
166.     /* MSR_IA32_DEBUGCTLMSR is zeroed on vmexit. Restore it if needed */
     
167.     if (debugctlmsr)
     
168.         update_debugctlmsr(debugctlmsr);
     
169. 
     
170. #ifndef CONFIG_X86_64
     
171.     /*
     
172.      * The sysexit path does not restore ds/es, so we must set them to
     
173.      * a reasonable value ourselves.
     
174.      *
     
175.      * We can't defer this to vmx_load_host_state() since that function
     
176.      * may be executed in interrupt context, which saves and restore segments
     
177.      * around it, nullifying its effect.
     
178.      */
     
179.     /*重新加载ds/es段寄存器，因为VM-exit不会自动加载他们*/
     
180.     loadsegment(ds, __USER_DS);
     
181.     loadsegment(es, __USER_DS);
     
182. #endif
     
183. 
     
184.     vcpu->arch.regs_avail = ~((1 << VCPU_REGS_RIP) | (1 << VCPU_REGS_RSP)
     
185.                  | (1 << VCPU_EXREG_RFLAGS)
     
186.                  | (1 << VCPU_EXREG_CPL)
     
187.                  | (1 << VCPU_EXREG_PDPTR)
     
188.                  | (1 << VCPU_EXREG_SEGMENTS)
     
189.                  | (1 << VCPU_EXREG_CR3));
     
190.     vcpu->arch.regs_dirty = 0;
     
191.     // 从硬件VMCS中读取中断向量表信息
     
192.     vmx->idt_vectoring_info = vmcs_read32(IDT_VECTORING_INFO_FIELD);
     
193. 
     
194.     vmx->loaded_vmcs->launched = 1;
     
195.     // 从硬件VMCS中读取VM-exit原因信息，这些信息是VM-exit过程中由硬件自动写入的
     
196.     vmx->exit_reason = vmcs_read32(VM_EXIT_REASON);
     
197.     trace_kvm_exit(vmx->exit_reason, vcpu, KVM_ISA_VMX);
     
198.     /*处理MCE异常和NMI中断*/
     
199.     vmx_complete_atomic_exit(vmx);
     
200.     vmx_recover_nmi_blocking(vmx);
     
201.     vmx_complete_interrupts(vmx);
     
202. }