处理器虚拟化技术

图书标准信息

• 作者 邓志 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2014-06
• 版次 1
• ISBN 9787121230196
• 定价 109.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 646页
• 字数 1076千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

　　《处理器虚拟化技术》针对在Intel处理器端的虚拟化技术（Intel Virtualization Technology for x86，即Intel VT-x）进行全面讲解。在Intel VT-x技术下实现了VMX（Virtual-Machine Extensions，虚拟机扩展）架构平台来支持对处理器的虚拟化管理。因此，VMX架构是Intel VT-x技术的核心。本书内容围绕VMX架构实现细节展开全面讲解。但Intel VT-d（Virtualization Technology for Directed I/O）和Intel VT-c（Virtualization Technology for Connectivity）技术并不在本书的描述范围。同时，也不针对AMD-v技术进行讨论。
　　《处理器虚拟化技术》共分为7章，书的整体结构也较为规整，可读性比较强。本书共提供14个例子，对VMX架构的一些特色功能进行辅助讲解。
　　读者阅读《处理器虚拟化技术》，可以学习Intel VT-x技术的VMX架构知识，并且对整个x86/x64体系有更深入的了解！可以说，不了解VMX架构，根本算不上对x86/x64体系熟悉，因为，在处理器的虚拟化技术里需要使用全方位的体系知识，对处理器在非常细节的地方进行虚拟化处理。

【作者简介】

　　邓志，1977年生于广东，在银行工作十余年，现自由职业者。对计算机有一股热情和蛮劲，善于思考，特别喜欢琢磨底层架构。熟悉C语言，并且精通x86/x64平台的汇编语言与机器指令系统，能用汇编写简易的OS核心。

【目录】

第1章 系统平台
1．1 环境及工具
1．1．1 使用vmware
1．1．2 使用bochs
1．1．3 在真实机器上运行
1．1．4 Build工具
1．2 64位与32位代码的混合编译
1．2．1 使用符号__X64
1．2．2 指令操作数
1．2．3 64-bit模式下其他指令处理
1．2．4 函数重定义表
1．3 地址空间
1．4 数据结构
1．4．1 PCB结构
1．4．2 LSB结构
1．4．3 初始化PCB
1．4．4 SDA结构
1．4．5 初始化SDA
1．4．6 DRS结构
1．5 系统启动
1．5．1 Boot阶段
1．5．2 Stage1阶段
1．5．2．1 Stage1阶段的多处理器初始化
1．5．2．2 BSP的收尾工作
1．5．2．3 APs的stage1阶段工作
1．5．3 Stage2阶段
1．5．3．1 BSP在stage2最后处理
1．5．3．2 APs在stage2阶段收尾工作
1．5．4 Stage3阶段
1．5．4．1 BSP在stage3阶段的最后工作
1．5．4．2 APs在stage3阶段收尾工作
1．5．5 例子1-1
1．6 系统机制
1．6．1 分页机制
1．6．1．1 PAE分页模式实现
1．6．1．2 IA-32e分页模式实现
1．6．2 多处理器机制
1．6．2．1 调度任务
1．6．2．2 处理器切换
1．6．3 调试记录机制
1．6．3．1 例子1-2
1．6．3．2 运行结果

第2章 VMX架构基础
2．1 虚拟化概述
2．1．1 虚拟设备
2．1．2 地址转换
2．1．3 设备的I/O访问
2．2 VMX架构
2．2．1 VMM与VM
2．2．2 VMXON与VMCS区域
2．2．3 检测VMX支持
2．2．4 开启VMX进入允许
2．3 VMX operation模式
2．3．1 进入VMX operation模式
2．3．2 进入VMX operation的制约
2．3．2．1 IA32_FEATURE_CONTROL寄存器
2．3．2．2 CR0与CR4固定位
2．3．2．3 A20M模式
2．3．3 设置VMXON区域
2．3．3．1 分配VMXON区域
2．3．3．2 VMXON区域初始设置
2．3．4 退出VMX operation模式
2．4 VMX operation模式切换
2．4．1 VM entry
2．4．2 VM exit
2．4．3 SMM双重监控处理下
2．5 VMX能力的检测
2．5．1 检测是否支持VMX
2．5．2 通过MSR组检查VMX能力
2．5．3 例子2-1
2．5．4 基本信息检测
2．5．5 允许为0以及允许为1位
2．5．5．1 决定VMX支持的功能
2．5．5．2 控制字段设置算法
2．5．6 VM-execution控制字段
2．5．6．1 Pin-based VM-execution control字段
2．5．6．2 primary processor-based VM-execution control字段
2．5．6．3 secondary processor-based VM-execution control字段
2．5．7 VM-exit control字段
2．5．8 VM-entry control字段
2．5．9 VM-function control字段
2．5．10 CR0与CR4的固定位
2．5．10．1 CR0与CR4寄存器设置算法
2．5．11 VMX杂项信息
2．5．12 VMCS区域字段index值
2．5．13 VPID与EPT能力
2．6 VMX指令
2．6．1 VMX指令执行环境
2．6．2 指令执行的状态
2．6．3 VMfailValid事件原因
2．6．4 指令异常优先级
2．6．5 VMCS管理指令
2．6．5．1 VMPTRLD指令
2．6．5．2 VMPTRST指令
2．6．5．3 VMCLEAR指令
2．6．5．4 VMREAD指令
2．6．5．5 VMWRITE指令
2．6．6 VMX模式管理指令
2．6．6．1 VMXON指令
2．6．6．2 VMXOFF指令
2．6．6．3 VMLAUNCH指令
2．6．6．4 VMRESUME指令
2．6．6．5 返回到executive monitor
2．6．7 cache刷新指令
2．6．7．1 INVEPT指令
2．6．7．2 INVVPID指令
2．6．8 调用服务例程指令
2．6．8．1 VMCALL指令
2．6．8．2 VMFUNC指令

第3章 VMCS结构
3．1 VMCS状态
3．1．1 activity属性
3．1．2 current属性
3．1．3 launch属性
3．2 VMCS区域
3．2．1 VMXON区域
3．2．2 Executive-VMCS与SMM-transfer VMCS
3．2．3 VMCS区域格式
3．3 访问VMCS字段
3．3．1 字段ID格式
3．3．2 不同宽度的字段处理
3．4 字段ID值
3．4．1 16位字段ID
3．4．2 64位字段ID
3．4．3 32位字段ID
3．4．4 natural-width字段ID
3．5 VM-execution控制类字段
3．5．1 Pin-based VM-execution control字段
3．5．2 processor-based VM-execution control字段
3．5．2．1 primary processor-based VM-execution control字段
3．5．2．2 secondary processor-based VM-execution control字段
3．5．3 exception bitmap字段
3．5．4 PFEC_MASK与PFEC_MATCH字段
3．5．5 I/O bitmap address字段
3．5．6 TSC offset字段
3．5．7 guest/host mask与read shadow字段
3．5．8 CR3-target字段
3．5．9 APIC-access address字段
3．5．10 virtual-APIC address字段
3．5．11 TPR threshold字段
3．5．12 EOI-exit bitmap字段
3．5．13 posted-interrupt notification vector字段
3．5．14 posted-interrupt descriptor address字段
3．5．15 MSR bitmap address字段
3．5．16 executive-VMCS pointer
3．5．17 EPTP字段
3．5．18 virtual-processor identifier字段
3．5．19 PLE_Gap与PLE_Window字段
3．5．20 VM-function control字段
3．5．21 EPTP-list address字段
3．6 VM-entry控制类字段
3．6．1 VM-entry control字段
3．6．2 VM-entry MSR-load字段
3．6．3 事件注入控制字段
3．6．3．1 VM-entry interruption information字段
3．6．3．2 VM-entry exception error code字段
3．6．3．3 VM-entry instruction length字段
3．7 VM-exit控制类字段
3．7．1 VM-exit control字段
3．7．2 VM-exit MSR-store与MSR-load字段
3．8 guest-state区域字段
3．8．1 段寄存器字段
3．8．1．1 access rigth字段
3．8．2 GDTR与IDTR字段
3．8．3 MSR字段
3．8．4 SMBASE字段
3．8．5 activity state字段
3．8．6 interruptibility state字段
3．8．7 pending debug exceptions字段
3．8．7．1 #DB异常的处理
3．8．8 VMCS link pointer字段
3．8．9 VMX-preemption timer value字段
3．8．10 PDPTEs字段
3．8．11 guest interrupt status字段
3．9 host-state区域字段
3．10 VM-exit信息类字段
3．10．1 基本信息类字段
3．10．1．1 Exit reason字段
3．10．1．2 VM-exit原因
3．10．1．3 Exit qualification字段
3．10．1．4 由某些指令引发的VM-exit
3．10．1．5 由#DB异常引发的VM-exit
3．10．1．6 由#PF异常引发的VM-exit
3．10．1．7 由SIPI引发的VM-exit
3．10．1．8 由I/O SMI引发的VM-exit
3．10．1．9 由任务切换引发的VM-exit
3．10．1．10 访问控制寄存器引发的VM-exit
3．10．1．11 由MOV-DR指令引发的VM-exit
3．10．1．12 由I/O指令引发的VM-exit
3．10．1．13 由于访问APIC-access page引发的VM-exit
3．10．1．14 由EPT violation引发的VM-exit
3．10．1．15 由EOI虚拟化引发的VM-exit
3．10．1．16 由APIC-write引发的VM-exit
3．10．1．17 guest-linear address字段
3．10．1．18 guest-physical address字段
3．10．2 直接向量事件类信息字段
3．10．2．1 VM-exit interruption information字段
3．10．2．2 VM-exit interruption error code字段
3．10．3 间接向量事件类信息字段
3．10．3．1 IDT-vectoring information字段
3．10．3．2 IDT-vectoring error code字段
3．10．4 指令类信息字段
3．10．4．1 VM-exit instruction length字段
3．10．4．2 VM-exit instruction information字段
3．10．5 I/O SMI信息类字段
3．10．6 指令错误类字段
3．11 VMM初始化实例
3．11．1 VMCS相关的数据结构
3．11．1．1 VMB结构
3．11．1．2 VSB结构
3．11．1．3 VMCS buffer结构
3．11．2 初始化VMXON区域
3．11．3 初始化VMCS区域
3．11．3．1 分配VMCS区域
3．11．3．2 VMCS初始化模式
3．11．3．3 VMCS buffer初始化
3．11．4 例子3-1

第4章 VM-entry处理
4．1 发起VM-entry操作
4．2 VM-entry执行流程
4．3 指令执行的基本检查
4．4 检查控制区域及host-state区域
4．4．1 VM-execution控制区域检查
4．4．1．1 检查pin-based VM-execution control字段
4．4．1．2 检查primary processor-based VM-execution control字段
4．4．1．3 检查secondary processor-based VM-execution字段
4．4．1．4 检查CR3-target字段
4．4．2 VM-exit控制区域检查
4．4．2．1 VM-exit control字段的检查
4．4．2．2 MSR-store与MSR-load相关字段的检查
4．4．3 VM-entry控制区域检查
4．4．3．1 VM-entry control字段的检查
4．4．3．2 MSR-load相关字段的检查
4．4．3．3 事件注入相关字段的检查
4．4．4 Host-state区域的检查
4．4．4．1 Host控制寄存器字段的检查
4．4．4．2 Host-RIP的检查
4．4．4．3 段selector字段的检查
4．4．4．4 段基址字段的检查
4．4．4．5 MSR字段的检查
4．5 检查guest-state区域
4．5．1 检查控制寄存器字段
4．5．2 检查RIP与RFLAGS字段
4．5．3 检查DR7与IA32_DEBUGCTL字段
4．5．4 检查段寄存器字段
4．5．4．1 virtual-8086模式下的检查
4．5．4．2 unrestricted guest位为0时的检查
4．5．4．3 unrestricted guest位为1时的检查
4．5．5 检查GDTR与IDTR字段
4．5．6 检查MSR字段
4．5．7 检查activity state字段
4．5．8 检查interruptibility state字段
4．5．9 检查pending debug exception字段
4．5．10 检查VMCS link pointer字段
4．5．11 检查PDPTE字段
4．5．11．1 由加载CR3引发的PDPTE检查
4．6 检查guest state引起的VM-entry失败
4．7 加载guest环境信息
4．7．1 加载控制寄存器
4．7．2 加载DR7与IA32_DEBUGCTL
4．7．3 加载MSR
4．7．4 SMBASE字段处理
4．7．5 加载段寄存器与描述符表寄存器
4．7．5．1 unusable段寄存器
4．7．5．2 加载GDTR与IDTR
4．7．6 加载RIP、RSP和RFLAGS
4．7．7 加载PDPTE表项
4．8 刷新处理器cache
4．9 更新Vritual-APIC状态
4．9．1 PPR虚拟化
4．9．2 虚拟中断评估与delivery
4．10 加载MSR-load列表
4．10．1 IA32_EFER的加载处理
4．10．2 其他MSR字段的加载处理
4．11 由加载guest state引起的VM-entry失败
4．12 事件注入
4．12．1 注入事件的delivery
4．12．1．1 保护模式下的事件注入
4．12．1．2 实模式下的事件注入
4．12．1．3 virtual-8086模式下的事件注入
4．12．2 注入事件的间接VM-exit
4．13 执行pending debug exception
4．13．1 注入事件下的#DB异常delivery
4．13．2 例子4-1
4．13．3 非注入事件下的#DB异常delivery
4．14 使用MTF VM-exit功能
4．14．1 注入事件下的MTF VM-exit
4．14．2 非注入事件下的MTF VM-exit
4．14．3 MTF VM-exit与其他VM-exit
4．14．4 MTF VM-exit的优先级别
4．14．5 例子4-2
4．15 VM-entry后直接导致VM-exit的事件
4．15．1 VM-exit事件的优先级别
4．15．2 TPR below threshold VM-exit
4．15．3 pending MTF VM-exit
4．15．4 由pending debug exception引发的VM-exit
4．15．5 VMX-preemption timer
4．15．6 NMI-window exiting
4．15．7 interrupt-window exiting
4．16 处理器的可中断状态
4．16．1 中断的阻塞状态
4．16．2 阻塞状态的解除
4．16．3 中断的阻塞
4．16．4 VM-entry后的可中断状态
4．17 处理器的活动状态
4．17．1 active与inactive状态
4．17．2 事件的阻塞
4．17．3 inactive状态的唤醒
4．17．4 VM-entry后的活动状态
4．18 VM-entry的机器检查事件

第5章 VM-exit处理
5．1 无条件引发VM-exit的指令
5．2 有条件引发VM-exit的指令
5．3 引发VM-exit的事件
5．4 由于VM-entry失败导致的VM-exit
5．5 例子5-1
5．6 指令引发的异常与VM-exit
5．6．1 优先级高于VM-exit的异常
5．6．2 VM-exit优先级高于指令的异常
5．6．3 例子5-2
5．7 VM-exit的处理流程
5．8 记录VM-exit的相关信息
5．9 更新VM-entry区域字段
5．10 更新处理器状态信息
5．10．1 直接VM-exit事件下的状态更新
5．10．2 间接VM-exit事件下的状态更新
5．10．3 其他情况下的状态更新
5．11 保存guest环境信息
5．11．1 保存控制寄存器，debug寄存器及MSR
5．11．2 保存RIP与RSP
5．11．3 保存RFLAGS
5．11．4 保存段寄存器
5．11．5 保存GDTR与IDTR
5．11．6 保存activity与interruptibility状态信息
5．11．7 保存pending debug exception信息
5．11．8 保存VMX-preemption timer值
5．11．9 保存PDPTE
5．11．10 保存SMBASE与VMCS-link pointer
5．12 保存MSR-store列表
5．13 加载host环境
5．13．1 加载控制寄存器
5．13．2 加载DR7与MSR
5．13．3 加载host段寄存器
5．13．3．1 加载selector
5．13．3．2 加载base
5．13．3．3 加载limit
5．13．3．4 加载access rights
5．13．4 加载GDTR与IDTR
5．13．5 加载RIP，RSP及RFLAGS
5．13．6 加载PDPTE
5．14 更新host处理器状态信息
5．15 刷新处理器cache信息
5．16 加载MSR-load列表
5．17 VMX-abort

第6章 内存虚拟化
6．1 EPT（扩展页表）机制
6．1．1 EPT机制概述
6．1．1．1 guest分页机制与EPT
6．1．2 EPT页表结构
6．1．3 guest-physical address
6．1．4 EPTP
6．1．5 4K页面下的EPT页表结构
6．1．6 2M页面下的EPT页表结构
6．1．7 1G页面下的EPT页表结构
6．1．8 EPT导致的VM-exit
6．1．8．1 EPT violation
6．1．8．2 EPT misconfiguration
6．1．8．3 EPT 页故障的优先级
6．1．8．4 修复EPT页故障
6．1．9 accessed与dirty标志位
6．1．10 EPT内存类型
6．1．11 EPTP switching
6．1．12 实现EPT机制
6．2 Cache管理
6．2．1 linear mapping（线性映射）
6．2．2 guest-physical mapping（guest物理映射）
6．2．3 combined mapping（合并映射）
6．2．4 cache域
6．2．5 cache建立
6．2．6 cache刷新
6．2．6．1 INVLPG指令刷新cache
6．2．6．2 INVPCID指令刷新cache
6．2．6．3 INVVPID指令刷新cache
6．2．6．4 INVEPT指令刷新cache
6．2．6．5 INVVPID指令使用指南
6．2．6．6 INVEPT指令使用指南
6．3 内存虚拟化管理
6．3．1 分配物理内存
6．3．2 实模式guest OS内存处理
6．3．3 guest内存虚拟化
6．3．3．1 guest虚拟地址转换
6．3．3．2 guest OS的cache管理
6．4 例子6-1
6．4．1 GuestBoot模块
6．4．2 GuestKernel模块
6．4．3 VSB结构
6．4．4 VMM初始化guest
6．4．5 使用VMX-preemption timer
6．4．6 host处理流程
6．4．7 运行结果

第7章 中断虚拟化
7．1 异常处理
7．1．1 反射异常给guest
7．1．2 恢复guest异常
7．1．2．1 直接恢复
7．1．2．2 例子7-1
7．1．2．3 恢复原始向量事件
7．1．3 处理任务切换
7．1．3．1 检查任务切换条件
7．1．3．2 VMM处理任务切换
7．1．3．3 恢复guest运行
7．1．3．4 例子7-2
7．2 Local APIC虚拟化
7．2．1 监控guest访问local APIC
7．2．1．1 例子7-3
7．2．2 local APIC虚拟化机制
7．2．3 APIC-access page
7．2．3．1 APIC-access page的设置
7．2．4 虚拟化x2APIC MSR组
7．2．5 virtual-APIC page
7．2．6 APIC-access VM-exit
7．2．6．1 APIC-access VM-exit优先级别
7．2．7 虚拟化读取APIC-access page
7．2．8 虚拟化写入APIC-access page
7．2．9 虚拟化基于MSR读local APIC
7．2．10 虚拟化基于MSR写local APIC
7．2．11 虚拟化基于CR8访问TPR
7．2．12 local APIC虚拟化操作
7．2．12．1 TPR虚拟化
7．2．12．2 PPR虚拟化
7．2．12．3 EOI虚拟化
7．2．12．4 Self-IPI虚拟化
7．2．13 虚拟中断的评估与delivery
7．2．13．1 虚拟中断的评估
7．2．13．2 虚拟中断的delivery
7．2．14 posted-interrupt处理
7．3 中断处理
7．3．1 拦截INT指令
7．3．1．1 处理IDTR．limit
7．3．1．2 处理#GP异常
7．3．1．3 处理中断delivery
7．3．1．4 完成中断的delivery操作
7．3．1．5 例子7-4
7．3．2 处理NMI
7．3．2．1 拦截NMI
7．3．2．2 虚拟NMI
7．3．3 处理外部中断
7．3．3．1 拦截外部中断
7．3．3．2 转发外部中断
7．3．3．3 监控guest设置8259
7．3．3．4 例子7-5