KVM虚拟化原理

原创
2015/10/04 10:26
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kvm这个结构体包含了vCPU,内存,APIC,IRQ,MMU,Event事件管理等信息。该结构体中的信息主要在kvm虚拟机内部使用,用于跟踪虚拟机的状态。

对于一个kvm,就对应一个线程。

Kvm完全利用了硬件虚拟化技术,通过cat /proc/cpuinfo 查看信息,如果是intel处理器,那么就加载kvm-intel.ko

用户态创建一个虚拟机就是通过ioctl向/dev/kvm字符设备进行设置和管理kvm的。


struct kvm {

    spinlock_t mmu_lock;

    spinlock_t requests_lock;

    struct rw_semaphore slots_lock;

    struct mm_struct *mm; /* userspace tied to this vm */

    int nmemslots;

    struct kvm_memory_slot memslots[KVM_MEMORY_SLOTS +

                    KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS];

#ifdef CONFIG_KVM_APIC_ARCHITECTURE

    u32 bsp_vcpu_id;

    struct kvm_vcpu *bsp_vcpu;

#endif

    struct kvm_vcpu *vcpus[KVM_MAX_VCPUS];

    atomic_t online_vcpus;

    struct list_head vm_list;

    struct mutex lock;

    struct kvm_io_bus mmio_bus;

    struct kvm_io_bus pio_bus;

#ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD

    struct {

        spinlock_t lock;

        struct list_head items;

    } irqfds;

    struct list_head ioeventfds;

#endif

    struct kvm_vm_stat stat;

    struct kvm_arch arch;

    atomic_t users_count;

#ifdef KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET

    struct kvm_coalesced_mmio_dev *coalesced_mmio_dev;

    struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;

#endif


    struct mutex irq_lock;

#ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP

    struct list_head irq_routing; /* of kvm_kernel_irq_routing_entry */

    struct hlist_head mask_notifier_list;

#endif


#ifdef KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER

    struct mmu_notifier mmu_notifier;

    unsigned long mmu_notifier_seq;

    long mmu_notifier_count;

#endif

};

struct kvm_vm_stat stat;就是KVM虚拟机中的页表、MMU等运行时状态信息。

kvm_x86_ops 结构体中的所有成员都是函数指针,在kvm-intel.ko 和 kvm-amd.ko这两个不同的模块中,针对各自体系做不同的函数。KVM子系统代码将通过该结构体函数进行实际的硬件操作。


针对kvm的fd,通过KVM_CREATE_VCPU指令字可以创建KVM的vCPU,并且获得该vcpu_fd,vcpu_fd的操作主要包含在kvm_vcpu_fops中,kvm_vcpu_fops的实现方法如下:



static struct file_operations kvm_vcpu_fops = {

    .release = kvm_vcpu_release,

    .unlocked_ioctl = kvm_vcpu_ioctl,

    .compat_ioctl = kvm_vcpu_ioctl,

    .mmap = kvm_vcpu_mmap,

};


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