KVM VCPU线程调度问题的讨论

2017-11-15

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今天闲着没有突然想了想VCPU线程调度的问题，具体描述如下：

当代表VCPU的线程获得控制权后，首先会通过KVM接口进入到内核，从内核进入到非根模式，那么此时站在全局调度器的点上，这并不算做线程的时间，这种情况下调度器还能正常调度VCPU线程吗？

通过查看intel手册，分析相关时钟中断的源代码，目前理解如下：

基本知识：

CPU的VMX模式分为root模式和non root模式，二者的0-3环是正交的，即在root模式下有ring0~ring3，在non root模式下也有ring 0到ring3，一个VCPU线程得到运行，通过KVM接口进入到内核，最终需要从root模式进入到non root模式，进入non root模式后就是虚拟机运行的阶段了。虚拟机有自己的内核层和用户层，即ring0-ring3。

按照当前Linux下的CFS调度器为例，基于虚拟运行时间来调度进程，而虚拟运行时间的统计本质上还是基于时钟中断。时钟中断处理程序中会分析当前CPU处于ring0 还是ring3（不区分root和non root）,继而更新进程时间统计量。之前听人说进程在内核中的时间是不算做调度参考时间的，但是根据代码来看，时钟中断时不管是处理用户态还是内核态，最终都会增加对应进程的虚拟运行时间，这点如有仁兄明白还请告知。而在中断会返回的时候，我们知道在抢占内核下，会增加一个调度时机，此时如果有更加紧迫的进程需要执行，则进行内核抢占。如果返回用户空间，则正常进行调度的检查。

回到开始我们提出的问题，假如一个虚拟机正在运行，此时时钟中断到来，那么CPU 在保存现场后，继而去执行中断处理程序，其中就会统计当前进程（必然是VCPU线程）的时间信息，并会更新VCPU线程的虚拟运行时间，如果运行时间到了则设置重调度位，处理完成后返回。如果之前虚拟机位于内核模式（non root 下的内核模式）且支持内核抢占，则会触发调度器进行调度；如果虚拟机位于用户模式，则会直接触发调度。所以从这里看，HOST上调度器的运行和VMX模式并没有本质联系。而虚拟机内部进程的调度就比较容易理解了，和传统进程调度没有区别，虽然INTEL手册严格规定了non root模式下不允许任务切换吗，但是其实针对使用TSS来说的，而现实情况下，不管是windows还是Linux 都没有使用TSS做任务切换，故实际上虚拟机内部进程切换还是在non root 模式下进行的（至少目前我是这么认为的）

以马内利

参考：

intel 手册

Linux内核源码