KVM 如何虚拟化性能计数器 (PMC)？答案

【问题标题】：how does KVM virtualize performance counter (PMC)?KVM 如何虚拟化性能计数器 (PMC)？
【发布时间】：2017-04-14 05:53:52
【问题描述】：

我在 Intel 平台上使用 KVM-QEMU。我想知道 PMC/PMU 是如何在 KVM 中虚拟化的？

我对vPMC的理解如下。

由于 PMU 是共享物理资源，因此管理程序应在 VMExit/VMEnter 期间上下文保存/恢复 PMC 配置和计数器。

但在我的测试中，我感到困惑。

 (In my host Linux, the MSR of IA32_PERF_FIXed_CTRL is set to 0xb0)

首先，在启动的虚拟机中，

我'wrmsr IA32_PERF_FIXed_CTRL 0x0b'，在VM中启用FIXed_CTR0。然后在VMExit记录了IA32_PERF_FIXed_CTRL的MSR，发现FIXed_CTR0没有开启。

我认为这是因为当VMExit发生时，它已经在主机上下文中，所以IA32_PERF_FIXed_CTRL的MSR是主机之一，而不是主机。

但问题是，VM 的 MSR 保存在主机中的哪个位置，以及在 VMEnter 期间何时何地将 VM 的 MSR 恢复到 CPU ？？？

希望我的问题很清楚。

谢谢，

【问题讨论】：

标签： virtual-machine kvm

【解决方案1】：

KVM 实现了一个虚拟 PMU，它利用 Linux 的 perf 子系统进行核心 PMU 操作。它不会将主机 PMU 直接暴露给来宾。

当您执行wrmsr IA32_PERF_FIXed_CTRL 0x0b 时，您不会写入硬件 MSR（特定于模型的寄存器），KVM 会捕获 MSR 写入并更新其虚拟 PMU 的表示。在x86.c 中寻找kvm_set_msr_common()，这最终会在pmu_intel.c 中调用intel_pmu_set_msr()，这会产生真正的魔力。另请查看struct kvm_pmu()，它是 KVM 对 PMU 的表示。

不需要像典型的 VMCS 字段那样恢复 MSR，因为 KVM 将客户特定的 PMU 设置保存在每个 vCPU 的 struct kvm_pmu() (struct kvm_vcpu) 中。

【讨论】：

感谢Bandan的回复，让我对vPMU有了更深入的了解。正如你所说的KVM陷阱对PMU的控制MSR的访问，那么计数器MSR呢？我的意思是当客人在非root模式下运行时，计数器如何在精确模式下工作？例如，如果 guest 尝试计算“退休指令”，则需要读取 MSR 0x309 (FIXed_CTR_0)，KVM 是如何模拟“退休指令”的？谢谢，
KVM 不“模拟” PMC。它只是向来宾公开一个虚拟 PMC。 PMC 子系统代表来宾使用 perf 执行任务。例如，检查 pmc_read_counter() 以及它如何利用 perf 核心函数 perf_event_read_value() 代表来宾读取计数器。对于如何使用 perf 内核的相关关系，请考虑一个用户进程，例如 perf 命令，它连接到内核 perf 函数以利用 PMC。
多亏Bandan的回答，我离最终目标更近了。正如您所说，PMC 硬件不会暴露给 VM，所有 PMC 访问都被主机性能捕获和模拟。我的理解（可能是错的，请纠正我）是主机和来宾相互运行，所以如果来宾正在运行，则主机中的性能不应该运行。如果是真的，VMExit 到主机时一定发生了神奇的。更具体地说，我想弄清楚主机中的性能如何计算来宾中的“指令运行”。（我将添加 printk 来尝试找出魔法）。我为你的答案投票。