哪些网络系统调用导致 VM 退出到 Intel VMX 中的管理程序？
Which networking syscalls cause VM Exits to Hypervisor in Intel VMX?
我无法理解在 Intel VMX 下哪些（如果有的话）系统调用导致 VM 退出到 VMX root 模式。我对与网络相关的系统调用（即套接字、接受、发送、接收）特别感兴趣，因为它们需要一个“虚拟”设备。我知道必须调用管理程序才能实际打开套接字，但这是否可以并行完成（假设在多核处理器上）？
任何澄清将不胜感激。
根据Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual（第3卷第22章）none的int 0x80、sysenter和syscall，下面主要使用的三个指令Linux执行系统调用，会导致VM退出本身。所以通常没有明确的方法来判断哪些系统调用导致 VM 退出，哪些不会。
VM退出可以在很多场景下发生，例如主机可以配置一个异常位图来决定哪些异常导致VM退出，包括页面错误，所以理论上几乎任何一段代码做内存操作（内核或用户）可能导致虚拟机退出。
排除这种极端情况并专门讨论网络，如Peter Cordes suggests in the ，您应该关注的是[可能]发送和接收数据的操作，因为这些操作最终将需要与硬件进行通信（网卡):
像 socket、socketpair、{get,set}sockopt、bind、shutdown 等系统调用不应导致 VM 退出因为它们不需要与底层硬件通信，它们只是操纵逻辑内核数据结构。
read、recv 和 write 会导致 VM 退出，除非内核已经有数据可供读取或正在等待积累足够的数据来写入 (例如，在发送之前按照 Nagle's algorithm)。内核是否实际停止从硬件读取或直接发送到硬件取决于套接字选项、系统调用标志和底层的当前状态 socket/connection.
sendto、recvfrom、sendmsg、recvmsg（等等）、select、poll、 epoll 网络套接字上的（等）都可能导致 VM 退出，同样取决于具体情况，与上一点的推理几乎相同。
connect 不需要为数据报套接字 (SOCK_DGRAM) 退出 VM，因为它只是设置一个默认地址，但绝对可以用于基于连接的协议（例如 SOCK_STREAM) 因为内核需要发送和接收数据包来建立连接。
accept 还需要 send/receive 数据，因此可能导致 VM 退出。
I understand the hypervisor will have to be invoked to actually open a socket, but could this be done in parallel (assuming on a multi-core processor)?
“并行”不是我要使用的术语，但是网络 I/O 操作可以由 OS 异步处理，例如数据包不一定在通过系统调用请求时准确接收或发送，而是在需要时接收或发送。例如，在来宾用户空间程序发出相关系统调用之前，可能已经执行了一个或多个接收数据所需的 VM 退出。
Is it always necessary for a VM Exit to occur (if necessary) to send a packet on the NIC if on a multi-core system and there are available cores that could allow the VMM and a guest to run concurrently? I guess what I'm asking if increased parallelism could prevent VM Exits simply by allowing the hypervisor to run in parallel with a guest.
当发生 VM 退出时，来宾 CPU 停止并且无法恢复执行，直到 VMM 为其发出 VMRESUME（请参阅 Intel SDE 第 3 卷第 23.1 章“虚拟机控制结构概述”）。不可能“阻止”VM 退出的发生，但是在多处理器系统上，理论上 VMM 可以在多个内核上 运行 并将 VM 退出的处理委托给另一个 VMM 线程，同时恢复已停止的 VM早。
因此，虽然增加并行度不能阻止 VM 退出，但理论上可以减少它们的开销。但是请注意，这只会发生在恢复来宾时可以“延迟”处理的 VM 退出。例如，如果来宾页面错误和 VM 退出，则 VMM 无法真正“委托”处理 VM 退出并更早地恢复来宾，因为来宾需要在恢复执行之前解决页面错误。
总而言之，每当来宾内核需要与硬件通信时，这可能是 VM 退出的原因。访问模拟硬件以进行 I/O 操作需要管理程序介入，因此导致 VM 退出。然而，有可能的优化需要考虑：
硬件直通可用于支持IOMMU to make devices directly available to the guest OS and achieve very low overhead in HW communication with no need for VM exits. See Intel VT-d, Intel VT-c, SR-IOV, and also "PCI passthrough via OVMF" on ArchWiki的系统。
Virtio is a standard for paravirtualization of network (NICs) and block devices (disks) which aims at reducing I/O overhead (i.e. overall number of needed VM exits), but needs support from both guest and host. The guest is "aware" of being a guest in this case. See also: Virtio for Linux/KVM.
延伸阅读：
我无法理解在 Intel VMX 下哪些（如果有的话）系统调用导致 VM 退出到 VMX root 模式。我对与网络相关的系统调用（即套接字、接受、发送、接收）特别感兴趣，因为它们需要一个“虚拟”设备。我知道必须调用管理程序才能实际打开套接字，但这是否可以并行完成（假设在多核处理器上）？
任何澄清将不胜感激。
根据Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual（第3卷第22章）none的int 0x80、sysenter和syscall，下面主要使用的三个指令Linux执行系统调用，会导致VM退出本身。所以通常没有明确的方法来判断哪些系统调用导致 VM 退出，哪些不会。
VM退出可以在很多场景下发生，例如主机可以配置一个异常位图来决定哪些异常导致VM退出，包括页面错误，所以理论上几乎任何一段代码做内存操作（内核或用户）可能导致虚拟机退出。
排除这种极端情况并专门讨论网络，如Peter Cordes suggests in the
像
socket、socketpair、{get,set}sockopt、bind、shutdown等系统调用不应导致 VM 退出因为它们不需要与底层硬件通信，它们只是操纵逻辑内核数据结构。read、recv和write会导致 VM 退出，除非内核已经有数据可供读取或正在等待积累足够的数据来写入 (例如，在发送之前按照 Nagle's algorithm)。内核是否实际停止从硬件读取或直接发送到硬件取决于套接字选项、系统调用标志和底层的当前状态 socket/connection.sendto、recvfrom、sendmsg、recvmsg（等等）、select、poll、epoll网络套接字上的（等）都可能导致 VM 退出，同样取决于具体情况，与上一点的推理几乎相同。connect不需要为数据报套接字 (SOCK_DGRAM) 退出 VM，因为它只是设置一个默认地址，但绝对可以用于基于连接的协议（例如SOCK_STREAM) 因为内核需要发送和接收数据包来建立连接。accept还需要 send/receive 数据，因此可能导致 VM 退出。
I understand the hypervisor will have to be invoked to actually open a socket, but could this be done in parallel (assuming on a multi-core processor)?
“并行”不是我要使用的术语，但是网络 I/O 操作可以由 OS 异步处理，例如数据包不一定在通过系统调用请求时准确接收或发送，而是在需要时接收或发送。例如，在来宾用户空间程序发出相关系统调用之前，可能已经执行了一个或多个接收数据所需的 VM 退出。
Is it always necessary for a VM Exit to occur (if necessary) to send a packet on the NIC if on a multi-core system and there are available cores that could allow the VMM and a guest to run concurrently? I guess what I'm asking if increased parallelism could prevent VM Exits simply by allowing the hypervisor to run in parallel with a guest.
当发生 VM 退出时，来宾 CPU 停止并且无法恢复执行，直到 VMM 为其发出 VMRESUME（请参阅 Intel SDE 第 3 卷第 23.1 章“虚拟机控制结构概述”）。不可能“阻止”VM 退出的发生，但是在多处理器系统上，理论上 VMM 可以在多个内核上 运行 并将 VM 退出的处理委托给另一个 VMM 线程，同时恢复已停止的 VM早。
因此，虽然增加并行度不能阻止 VM 退出，但理论上可以减少它们的开销。但是请注意，这只会发生在恢复来宾时可以“延迟”处理的 VM 退出。例如，如果来宾页面错误和 VM 退出，则 VMM 无法真正“委托”处理 VM 退出并更早地恢复来宾，因为来宾需要在恢复执行之前解决页面错误。
总而言之，每当来宾内核需要与硬件通信时，这可能是 VM 退出的原因。访问模拟硬件以进行 I/O 操作需要管理程序介入，因此导致 VM 退出。然而，有可能的优化需要考虑：
硬件直通可用于支持IOMMU to make devices directly available to the guest OS and achieve very low overhead in HW communication with no need for VM exits. See Intel VT-d, Intel VT-c, SR-IOV, and also "PCI passthrough via OVMF" on ArchWiki的系统。
Virtio is a standard for paravirtualization of network (NICs) and block devices (disks) which aims at reducing I/O overhead (i.e. overall number of needed VM exits), but needs support from both guest and host. The guest is "aware" of being a guest in this case. See also: Virtio for Linux/KVM.
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