为什么RDTSC是现代处理器的虚拟化指令？

Question

我正在研究RDTSC，并了解它是如何虚拟化虚拟机，如VirtualBox和VMWare。为什么Intel / AMD会遇到虚拟化这条指令的麻烦？

我觉得它可以很容易地用陷阱来模拟它并不是一个超常用的指令（我测试过并且在禁用硬件RDTSC虚拟化的虚拟机中一般使用没有明显的减速）。

但是，我知道英特尔/ AMD不会把这个指令添加到虚拟化硬件中，除非能够非常快速地执行它是非常重要的。

有谁知道为什么？

Answer 1

通常使用RDTSC来获得细粒度的时序信息，其中虚拟化陷阱的开销非常大。最常见的用途是使用两条RDTSC指令，它们之间有少量代码，将时间差作为代码序列的经过时间（周期数）。因此，即使管道排水/冲洗的开销也非常显着。

此外，由于所有指令都是连续运行的计数器，因此虚拟化很容易 - 硬件只需要允许在VM上下文切换上保存/重新加载计数器值，而不是RDTSC指令本身的任何特殊值

Answer 2

VM应该能够拥有单独的TSC，因为它们在不同的时间启动。物理CPU只有一个，因此需要一些东西来至少获得单个的每个VM TSC偏移量。

此外，由于VM不完全拥有底层物理CPU，也就是说，它们不能一直在它们上执行，它们的TSC也应该以某种方式反映“开/关”时段，这是可取的他们不会突然改变价值实际的时间，虚拟机应该仍然可以从主机操作系统获得，因为有很多虚拟化软件尚未准备好，并且当数字过多时可能会中断。

我认为这些是RDTSC虚拟化的原因。但无论你做什么，满足相互冲突的要求都是艰难的，并且使问题复杂化。您无法隐藏虚拟化，并且VM可以同时以接近本机的速度运行。有一些权衡，有些东西必须放弃。