VT-x中VPID vs ARM虚拟化中的VMID(Virtual Machine Identifier)。

该文介绍过PCID与VPID相关知识点。VMID的概念：8-bit value stored in VTTBR_EL2，标识某个VM，可以用于区分不同VM的TLB表项。

Intel中的PCID类似于ARM中的ASID(Address Space Identifier)，Intel中的VPID类似于ARM中的VMID。这些都很容易理解，但是，在 具体实现中，却有着一个显著的差异：VMID标识的是VM，而VPID标识的却是vCPU。

以KVM的实现作为佐证，代码如下：

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// https://elixir.bootlin.com/linux/v5.17/source/arch/x86/kvm/vmx/vmx.c#L7002
static int vmx_create_vcpu(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
	...
	vmx->vpid = allocate_vpid();
	...
}

问题1：
为什么VT-x中，VPID标识的是vCPU，而非VM呢？

首先考虑如下case：
在同一个物理CPU上，首先运行的是VM A的vCPU1，接着运行的是VM A的vCPU2，同时，vCPU1与vCPU2上运行的是虚拟机的不同进程。

如果VPID标识的是vCPU，那么，在由vCPU1切换到vCPU2时，vCPU2并不能使用vCPU1之前缓存的TLB entry。但是，如果VPID标识的是VM，那么，在由vCPU1切换到vCPU2时，vCPU2可以直接使用vCPU1之前缓存的TLB entry。

从直觉上来说，用VPID标识VM的话，效率是不是更高呢？

但在VT-x中，如果使用VPID标识VM的话，却存在着问题：

  • 当guest使用PCID的话，使用VPID标识VM没有任何问题，(VM的id，PCID，virtual address)这个三元组是唯一的
  • 但是，当guest不使用PCID的话，上述case中，当由vCPU1切换到vCPU2时，(VM的id，virtual address)这个二元组并不唯一，就会产生错误(虚拟机上的进程a用了进程b的TLB entry了，当然会出错！)

问题2：
经过以上的分析可知：VPID标识VM会存在问题，因此需要使用VPID来标识vCPU。那么ARM下，为什么可以使用VMID来标识VM，而非vCPU呢？

答案：ARM中，无法disable ASID，ASID是必须要enabled的一个feature。而在Intel的CPU上，是可以disable PCID的。所以，在ARM中，虚拟机必须enable ASID，否则就是guest OS的bug了。因此，使用VMID标识VM没有任何问题，因为(VMID，ASID，virtual address)这个三元组是唯一的！