QEMU KVM框架總結

arch/x86/kvm/vmx/vmx.c

載入kvm模組時，呼叫順序為module_init()->vmx_init()->kvm_init()，所以kvm_init()為核心函式

int kvm_init()

kvm模組載入完成後，在系統的/dev目錄下出現kvm裝置，用於外界與kvm互動

virt/kvm/kvm_main.c

分為3大類，大多都在kvm_main.c中實現，剩餘一小部分在arch/x86/kvm/vmx/vmx.c中.3類ioctl分別為裝置、虛擬機器、虛擬cpu級別.3個層次逐級概念變小，虛擬機器由裝置層面的ioctl建立，而虛擬cpu由虛擬機器級別的ioctl建立.

以kvm_dev_ioctl為字首，負責以下通用裝置級別的ioctl功能的處理

其餘裝置級別的ioctl功能與架構有關，因此在kvm_arch_dev_ioctl()中實現.

以kvm_vm_ioctl為字首，負責以下通用虛擬機器級別的ioctl功能的處理

其餘虛擬機器級別的ioctl功能與架構有關，因此在kvm_arch_vm_ioctl()中實現.

以kvm_vcpu_ioctl為字首，負責以下通用虛擬cpu級別的ioctl功能的處理

其餘虛擬cpu級別的ioctl功能與架構有關，因此在kvm_arch_vcpu_ioctl()中實現.

主要建立流程就是dev->vm->vcpu，這期間最重要的資料結構為kvm_x86_ops(在vmx.c中定義)，但是在ioctl函式中展現的形式與實際呼叫的函式形式有些許不同. 如在建立vm時，函式呼叫流程為:

kvm_dev_ioctl_create_vm()->kvm_create_vm()->kvm_arch_alloc_vm()

在kvm_arch_alloc_vm()中，具體實現只有一句return kvm_x86_ops->vm_alloc(),此時使用vim外掛程式無法找到vm_alloc()的定義，但在vmx.c中可以看到類似.vm_alloc = vmx_vm_alloc, 因此其實vm_alloc()呼叫的是vmx_vm_alloc，其它kvm_x86_ops的子方法也可以使用類似的方法找到.

kvm_dev_ioctl_create_vm()->kvm_create_vm()->kvm_arch_alloc_vm()->vmx_vm_alloc()

| ->kvm_arch_init_vm()| ->vmx_vm_init()

因此可以通過呼叫kvm_dev_ioctl_create_vm()完成對乙個vm的記憶體分配和初始化，最終返回的是乙個kvm_vmx結構的結構.

kvm_vm_ioctl_create_vcpu()->kvm_arch_vcpu_create()->vmx_create_vcpu()

| ->kvm_arch_vcpu_setup()->vmx_vcpu_setup()

| ->create_vcpu_fd

kvm_arch_vcpu_create()為vcpu_vmx結構申請空間，初始化vcpu,為guest_msr，vmcs結構申請空間，並利用vmx_vcpu_setup()將vmcs設定為實模式狀態，利用vmx_vcpu_put()準備將vcpu切換至host狀態.

kvm_vcpu_ioctl(...,kvm_run,...)->kvm_arch_vcpu_ioctl_run()->vcpu_run()->vcpu_enter_guest()|

->need_resched()

vcpu_enter_guest()使虛擬vcpu進入non-root操作，退出該函式等效於執行了vm exit，如果退出該函式時返回1，即代表guest無法處理本次exit reasion，需要進入到使用者空間(qemu)，使用qemu對本次exit reason進行處理，處理完成之後再進入vcpu_enter_guest().

由於這部分與qemu有互動的部分，因此我提前對qemu進行了學習.

qemu與kvm對應有4大類的ioctl，用於對kvm提供的3個級別的fd進行控制.

用於對device_fd(/dev/kvm)進行操作 --->hypervisor

用於對kvmstate結構體中的fd進行操作 ---> 對應kvm的device級別

用於對kvmstate結構體中vmfd進行操作 ---> 對應kvm的vm級別

用於對cpustate結構體中的kvm_fd進行操作 ---> 對應kvm的vcpu級別

kvm的kvm_vcpu結構體中含有kvm_run結構，用於qemu的使用者空間和kvm模組的互動. 例如在vm exit時，為了對虛擬硬體的訪問進行模擬，kvm必須返回到qemu使用者空間中，因此kvm將相關資訊儲存到kvm_run結構中，留給qemu獲取資訊.

【update】 2019.11.22

qemu使用了大量物件導向的程式設計方式，並用c語言實現了類和類的構建、析構函式等。

qemu將kvm定義為一種加速型別(accelclass)，註冊到了type_table中，因此通過初始化物件就可以直接呼叫物件所屬類的方法。

accelclass的init_machine()方法可以獲得vm_fd.

與加速器類似，vcpu也被設計為一種cpu型別(x86_vcpu_type), 將qemu的main函式中的current_machine->type指向x86_vcpu_type，即可呼叫該類的方法使用vcpu.

x86_vcpu_type的x86_vcpu_common_class_init()方法可以獲得vcpu的inode(qemu中稱為kvm_fd).

值得注意的是qemu為每個vcpu申請了乙個執行緒(thread)，所佔空間在qemu本身在host上所佔的空間中.

qemu的main函式中與kvm有關的部分對應的為配置加速器和設定vcpu兩部分,以及最後的迴圈執行vcpu,主要函式為:

configure_accelerator();
current_machine->cpu_type的賦值;
main_loop();

我對qemu-kvm框架整理後，畫了以下結構圖.

QEMU KVM框架總結

解除安裝qemu kvm

如何編譯qemu kvm

QEMU KVM無法啟動

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