KVM实战系列之CPU

vCPU概念

QEMU/KVM为客户机提供一套完整的硬件系统环境，在客户机看来，其所拥有的 CPU即是vCPU（virtual CPU）。在KVM环境中，每个客户机都是一个标准的Linux进程 （QEMU进程），而每一个vCPU在宿主机中是QEMU进程派生的一个普通线程。 在普通的Linux系统中，进程一般有两种执行模式：内核模式和用户模式。而在KVM 环境中，增加了第3种模式：客户模式。
vCPU在3种执行模式下的不同分工如下:

• 用户模式（User Mode）

主要处理I/O的模拟和管理，由QEMU的代码实现。

• 内核模式（Kernel Mode）

主要处理特别需要高性能和安全相关的指令，如处理客户模式到内核模式的转换，处 理客户模式下的I/O指令或其他特权指令引起的退出（VM-Exit），处理影子内存管理 （shadow MMU）。

• 客户模式（Guest Mode）

主要执行Guest中的大部分指令，I/O和一些特权指令除外（它们会引起VM-Exit，被 Hypervisor截获并模拟）。

KVM中的一个客户机是作为一个 用户空间进程（qemu）运行的，它和其他普通的用户空间进程（如gnome、kde、 firefox、chrome等）一样由内核来调度，使其运行在物理CPU上，不过它由kvm模块的控 制，可以在前面介绍的3种执行模式下运行。多个客户机就是宿主机中的多个QEMU进 程，而一个客户机的多个vCPU就是一个QEMU进程中的多个线程。和普通操作系统一 样，在客户机系统中，同样分别运行着客户机的内核和客户机的用户空间应用程序。