虚拟化— Linux 系统内核文档

相关文章推荐

私奔的火车 · 虚拟化— Linux 系统内核文档· 2 天前 ·

讲道义的砖头 · 北京师范大学电梯事件- 石头百科-维基百科· 3 月前 ·

礼貌的领带 · 国际援助杂志是核心期刊吗？(已解决)-学术之家· 4 月前 ·

英勇无比的大脸猫 · 急求，喀秋莎中文歌词！· 5 月前 ·

成熟的水龙头 · 以家人之名：子秋妈入狱抛弃儿子，凌霄妈车祸拖 ...· 1 年前 ·

大力的电梯 · 西藏夏贡拉山隧道开凿千年古道将重获新生_中国 ...· 1 年前 ·

* QEMU model of the UART on the SiFive E300 and U500 series SOCs. * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it * under the terms and conditions of the GNU General Public License, * version 2 or later, as published by the Free Software Foundation. * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License for * more details. * You should have received a copy of the GNU General Public License along with * this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. #include "qemu/osdep.h" #include "qapi/error.h" #include "qemu/log.h" #include "chardev/char.h" #include "chardev/char-fe.h" #include "hw/irq.h" #include "hw/char/sifive_uart.h" * Not yet implemented: * Transmit FIFO using "qemu/fifo8.h" /* Returns the state of the IP (interrupt pending) register */ static uint64_t uart_ip ( SiFiveUARTState * s ) uint64_t ret = 0 ; uint64_t txcnt = SIFIVE_UART_GET_TXCNT ( s -> txctrl ); uint64_t rxcnt = SIFIVE_UART_GET_RXCNT ( s -> rxctrl ); if ( txcnt != 0 ) { ret |= SIFIVE_UART_IP_TXWM ; if ( s -> rx_fifo_len > rxcnt ) { ret |= SIFIVE_UART_IP_RXWM ; return ret ; static void update_irq ( SiFiveUARTState * s ) int cond = 0 ; if (( s -> ie & SIFIVE_UART_IE_TXWM ) || (( s -> ie & SIFIVE_UART_IE_RXWM ) && s -> rx_fifo_len )) { cond = 1 ; if ( cond ) { qemu_irq_raise ( s -> irq ); } else { qemu_irq_lower ( s -> irq ); static uint64_t uart_read ( void * opaque , hwaddr addr , unsigned int size ) SiFiveUARTState * s = opaque ; unsigned char r ; switch ( addr ) { case SIFIVE_UART_RXFIFO : if ( s -> rx_fifo_len ) { r = s -> rx_fifo [ 0 ]; memmove ( s -> rx_fifo , s -> rx_fifo + 1 , s -> rx_fifo_len - 1 ); s -> rx_fifo_len -- ; qemu_chr_fe_accept_input ( & s -> chr ); update_irq ( s ); return r ; return 0x80000000 ; case SIFIVE_UART_TXFIFO : return 0 ; /* Should check tx fifo */ case SIFIVE_UART_IE : return s -> ie ; case SIFIVE_UART_IP : return uart_ip ( s ); case SIFIVE_UART_TXCTRL : return s -> txctrl ; case SIFIVE_UART_RXCTRL : return s -> rxctrl ; case SIFIVE_UART_DIV : return s -> div ; qemu_log_mask ( LOG_GUEST_ERROR , "%s: bad read: addr=0x%x \n " , __func__ , ( int ) addr ); return 0 ; static void uart_write ( void * opaque , hwaddr addr , uint64_t val64 , unsigned int size ) SiFiveUARTState * s = opaque ; uint32_t value = val64 ; unsigned char ch = value ; switch ( addr ) { case SIFIVE_UART_TXFIFO : qemu_chr_fe_write ( & s -> chr , & ch , 1 ); update_irq ( s ); return ; case SIFIVE_UART_IE : s -> ie = val64 ; update_irq ( s ); return ; case SIFIVE_UART_TXCTRL : s -> txctrl = val64 ; return ; case SIFIVE_UART_RXCTRL : s -> rxctrl = val64 ; return ; case SIFIVE_UART_DIV : s -> div = val64 ; return ; qemu_log_mask ( LOG_GUEST_ERROR , "%s: bad write: addr=0x%x v=0x%x \n " , __func__ , ( int ) addr , ( int ) value ); static const MemoryRegionOps uart_ops = { . read = uart_read , . write = uart_write , . endianness = DEVICE_NATIVE_ENDIAN , . valid = { . min_access_size = 4 , . max_access_size = 4 static void uart_rx ( void * opaque , const uint8_t * buf , int size ) SiFiveUARTState * s = opaque ; /* Got a byte. */ if ( s -> rx_fifo_len >= sizeof ( s -> rx_fifo )) { printf ( "WARNING: UART dropped char. \n " ); return ; s -> rx_fifo [ s -> rx_fifo_len ++ ] = * buf ; update_irq ( s ); static int uart_can_rx ( void * opaque ) SiFiveUARTState * s = opaque ; return s -> rx_fifo_len < sizeof ( s -> rx_fifo ); static void uart_event ( void * opaque , QEMUChrEvent event ) static int uart_be_change ( void * opaque ) SiFiveUARTState * s = opaque ; qemu_chr_fe_set_handlers ( & s -> chr , uart_can_rx , uart_rx , uart_event , uart_be_change , s , NULL , true ); return 0 ; * Create UART device. SiFiveUARTState * sifive_uart_create ( MemoryRegion * address_space , hwaddr base , Chardev * chr , qemu_irq irq ) SiFiveUARTState * s = g_malloc0 ( sizeof ( SiFiveUARTState )); s -> irq = irq ; qemu_chr_fe_init ( & s -> chr , chr , & error_abort ); qemu_chr_fe_set_handlers ( & s -> chr , uart_can_rx , uart_rx , uart_event , uart_be_change , s , NULL , true ); memory_region_init_io ( & s -> mmio , NULL , & uart_ops , s , TYPE_SIFIVE_UART , SIFIVE_UART_MAX ); memory_region_add_subregion ( address_space , base , & s -> mmio ); return s ;

虚拟机进入——使用新指令将 CPU 切换到非根模式，并从 VMCS 加载虚拟机状态；主机状态保存在 VMCS 中

允许在客户机中注入中断和异常

根据 VMCS 的配置，虚拟机退出将自动触发

当虚拟机退出时，主机状态从 VMCS 加载，客户机状态保存在 VMCS 中

虚拟机执行控制字段 ¶

选择触发虚拟机退出的条件；示例：

如果生成外部中断
如果生成外部中断并且 EFLAGS.IF 被设置
如果修改了 CR0-CR4 寄存器
异常位图——选择生成虚拟机退出的异常
IO 位图——选择生成虚拟机退出的 I/O 地址（IN/OUT 访问）
MSR 位图——选择生成虚拟机退出的 RDMSR 或 WRMSR 指令
虚拟机进入和退出会强制 TLB 刷新——丢失 VMM / VM 的转换信息
为了避免这个问题，每个虚拟机（VPID 0 保留给 VMM）关联一个 VPID（虚拟处理器 ID）标签
所有 TLB 条目都被标记
在虚拟机进入和退出时，只刷新与标签相关的条目
在搜索 TLB 时，只使用当前的 VPID

相比于模拟设备时的陷阱 MMIO，我们可以通过映射到客户机的页表，允许客户机直接访问 MMIO。

设备产生的中断由主机内核处理，并向 VMM 发送信号，VMM 将中断注入到客户机中，就像对于模拟设备一样。

VT-d 使用 I/O MMU（DMA 重映射）来保护和转换虚拟机物理地址。

消息传递中断（MSI）= DMA 写入 IRQ 控制器的主机地址范围（例如 0xFEExxxxx）
地址的低位和数据指示要发送到哪个 CPU 的哪个中断向量
中断重映射表指向应该接收中断的虚拟 CPU（VMCS）
I/O MMU 将捕获 IRQ 控制器的写入并在中断重映射表中查找
- 如果该虚拟 CPU 当前正在运行，则直接接收中断
- 否则，在一个表中设置一个位（发布的中断描述符表），下次运行该 vCPU 时将注入中断
- 通过 Tiny Code Generator（TCG）使用二进制翻译进行高效的模拟
- 支持不同的目标和主机体系结构（例如，在 x86 上运行 ARM 虚拟机）
- 进程级和完全系统级的仿真
- MMU 仿真
- I/O 仿真
- 可与 KVM 一起用于加速虚拟化
- 用于硬件虚拟化的 Linux 设备驱动程序（例如 Intel VT-x、SVM）
- 基于 IOCTL 的接口，用于管理和运行虚拟 CPU
- VMM 组件在 Linux 内核中实现（例如中断控制器、定时器）
- 如果存在，使用影子页表或 EPT
- 使用 qemu 或 virtio 进行 I/O 虚拟化
- 类型1 = 裸机 Hypervisor
- 类型2 = 嵌入在现有内核/操作系统中的 Hypervisor

虚拟机执行控制字段 ¶

KVM ¶

类型 1 和类型 2 的 Hypervisor ¶

Xen ¶