kvm管理介面
qemu和
kvm關係很深，甚至可以認為雙方本來是乙個軟體，
qemu
是應用層的控制部分，而
kvm是核心執行部分。軟體復用能達到如此天衣無縫的地步，是一件很神奇的事情，也說明
kvm設計時候的思路之巧。
所以分析kvm
，必須首先從
qemu
的**分析入手。為了避免繁瑣，引入太多知識點，而混雜不清。所以把
qemu
的**做簡化處理。
**清單2-1 qemu啟動**
s->fd = qemu_open("/dev/kvm", o_rdwr);
ret = kvm_ioctl(s, kvm_get_api_version, 0);
s->vmfd = kvm_ioctl(s, kvm_create_vm, 0);
...............................
ret = kvm_vm_ioctl(s, kvm_create_vcpu, env->cpu_index);
.............................
env->kvm_fd = ret;
run_ret = kvm_vcpu_ioctl(env, kvm_run, 0);
可以看到，kvm
提供了乙個裝置
/dev/kvm
，對kvm
的控制要通過這個裝置提供的
io_ctl
介面實現。這是
linux
核心提供服務的最通用方式，不再贅述。
而kvm
提供了三種概念，分別通過不同的
io_ctl
介面來控制。
q kvm：代表
kvm模組本身，用來管理
kvm版本資訊，建立乙個vm。
q vm：代表乙個虛擬機器。通過vm的
io_ctl
介面，可以為虛擬機器建立
vcpu
，設定記憶體區間，建立中斷控制晶元，分配中斷等等。
q vcpu：代表乙個
vcpu
。通過vcpu
的io_ctl
介面，可以啟動或者暫停
vcpu
，設定vcpu
的暫存器，為
vcpu
注入中斷等等。
qemu的使用方式，首先是開啟/dev/kvm
裝置，通過kvm_create_vm建立乙個虛擬機器物件，然後通過kvm_create_vcpu為虛擬機器建立vcpu物件，最後通過kvm_run設定vcpu執行起來。因為是簡化的**，中斷晶元的模擬，記憶體的模擬，暫存器的設定等等都已經省略了。
kvm實現
作為vmm，kvm分為兩部分，分別是執行於kernel模式的kvm核心模組和執行於user模式的qemu模組。這裡的kernel模式和user模式，實際上指的是vmx根模式下的特權級0和特權級3。另外，kvm將虛擬機器所在的執行模式稱為guest模式。所謂guest模式，實際上指的是vmx的非根模式。
利用vt-x技術的支援，kvm中的每個虛擬機器可具有多個虛擬處理器vcpu，每個vcpu對應乙個qemu執行緒，vcpu的建立、初始化、執行以及退出處理都在qemu執行緒上下文中進行，需要kernel、user和guest三種模式相互配合，其工作模型如圖2.1所示。qemu執行緒與kvm核心模組間以ioctl的方式進行互動，而kvm核心模組與客戶軟體之間通過vm exit和vm entry操作進行切換。
qemu執行緒以ioctl的方式指示kvm核心模組進行vcpu的建立和初始化等操作，主要指vmm建立vcpu執行所需的各種資料結構並初始化。其中很重要的乙個資料結構就是vmcs，其初始化配置見附2。
初始化工作完成之後，qemu執行緒以ioctl的方式向kvm核心模組發出執行vcpu的指示，後者執行vm entry操作，將處理器由kernel模式切換到guest模式，中止宿主機軟體，轉而執行客戶軟體。注意，宿主機軟體被中止時，正處於qemu執行緒上下文，且正在執行ioctl系統呼叫的kernel模式處理程式。客戶軟體在執行過程中，如發生異常或外部中斷等事件，或執行i/o操作，可能導致vm exit，將處理器狀態由guest模式切換回kernel模式。kvm核心模組檢查發生vm exit的原因，如果vm exit由於i/o操作導致，則執行系統呼叫返回操作，將i/o操作交給處於user模式的qemu執行緒來處理，qemu執行緒在處理完i/o操作後再次執行ioctl，指示kvm切換處理器到guest模式，恢復客戶軟體的執行；如果vm exit由於其它原因導致，則由kvm核心模組負責處理，並在處理後切換處理器到guest模式，恢復客戶機的執行。
guest虛擬位址 -> guest實體地址 -> host實體地址
mmu1 mmu2
其中mmu1可以由軟體模擬(shadow paging中的vtlb)或者硬體實現(intel ept、amd npt)。mmu2由硬體提供。系統的io虛擬化技術，通常是vmm捕捉guest的io請求，通過軟體模擬的傳統裝置將其請求傳遞給物理裝置。一些新的支援虛擬化技術的裝置，通過硬體技術(如intel vt-d)，可以將其直接分配給guest作業系統，避免軟體開銷。
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