QEMU 設備模擬¶
QEMU 在用戶空間中獨立進行設備模擬，虛擬設備被其他的 VM 通過 hypervisor 提供的接口進行調用。由於設備的模擬是獨立於 hypervisor 的，因此我們可以模擬任何設備，且該模擬設備可以在其他 hypervisor 間進行共享。
本章我們講述 QEMU 如何進行設備模擬。
QEMU 設備 IO 處理¶
當 VM 在訪問某一虛擬設備對應的物理內存/端口時，控制權由 VM 轉交到 Hypervisor，此時 QEMU 會根據觸發 VM-exit 的事件類型進行不同的處理。
accel/kvm/kvm-all.c
int kvm_cpu_exec(CPUState *cpu)
{
//...
do {
//...
run_ret = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_RUN, 0);
// VCPU 退出運行，處理對應事件
trace_kvm_run_exit(cpu->cpu_index, run->exit_reason);
switch (run->exit_reason) {
case KVM_EXIT_IO:
DPRINTF("handle_io\n");
/* Called outside BQL */
kvm_handle_io(run->io.port, attrs,
(uint8_t *)run + run->io.data_offset,
run->io.direction,
run->io.size,
run->io.count);
ret = 0;
break;
case KVM_EXIT_MMIO:
DPRINTF("handle_mmio\n");
/* Called outside BQL */
address_space_rw(&address_space_memory,
run->mmio.phys_addr, attrs,
run->mmio.data,
run->mmio.len,
run->mmio.is_write);
ret = 0;
break;
MMIO¶
對於 MMIO 而言會調用到 address_space_rw() 函數，該函數會先將全局地址空間 address_space_memory 展開成 FlatView 後再調用對應的函數進行讀寫操作。
softmmu/physmem.c
MemTxResult address_space_read_full(AddressSpace *as, hwaddr addr,
MemTxAttrs attrs, void *buf, hwaddr len)
{
MemTxResult result = MEMTX_OK;
FlatView *fv;
if (len > 0) {
RCU_READ_LOCK_GUARD();
fv = address_space_to_flatview(as);
result = flatview_read(fv, addr, attrs, buf, len);
}
return result;
}
MemTxResult address_space_write(AddressSpace *as, hwaddr addr,
MemTxAttrs attrs,
const void *buf, hwaddr len)
{
MemTxResult result = MEMTX_OK;
FlatView *fv;
if (len > 0) {
RCU_READ_LOCK_GUARD();
fv = address_space_to_flatview(as);
result = flatview_write(fv, addr, attrs, buf, len);
}
return result;
}
MemTxResult address_space_rw(AddressSpace *as, hwaddr addr, MemTxAttrs attrs,
void *buf, hwaddr len, bool is_write)
{
if (is_write) {
return address_space_write(as, addr, attrs, buf, len);
} else {
return address_space_read_full(as, addr, attrs, buf, len);
}
}
操作函數最後會根據 FlatView 找到目標內存對應的 MemoryRegion，對於函數表中定義了讀寫指針的 MR 而言最後會調用對應的函數指針完成內存訪問工作，代碼過多這裏就不繼續展開了：
softmmu/physmem.c
/* Called from RCU critical section. */
static MemTxResult flatview_write(FlatView *fv, hwaddr addr, MemTxAttrs attrs,
const void *buf, hwaddr len)
{
hwaddr l;
hwaddr addr1;
MemoryRegion *mr;
l = len;
mr = flatview_translate(fv, addr, &addr1, &l, true, attrs);
if (!flatview_access_allowed(mr, attrs, addr, len)) {
return MEMTX_ACCESS_ERROR;
}
return flatview_write_continue(fv, addr, attrs, buf, len,
addr1, l, mr);
}
/* Called from RCU critical section. */
static MemTxResult flatview_read(FlatView *fv, hwaddr addr,
MemTxAttrs attrs, void *buf, hwaddr len)
{
hwaddr l;
hwaddr addr1;
MemoryRegion *mr;
l = len;
mr = flatview_translate(fv, addr, &addr1, &l, false, attrs);
if (!flatview_access_allowed(mr, attrs, addr, len)) {
return MEMTX_ACCESS_ERROR;
}
return flatview_read_continue(fv, addr, attrs, buf, len,
addr1, l, mr);
}
PMIO¶
對於 PMIO 而言會調用到 kvm_handle_io() 函數，該函數實際上也是對 address_space_rw() 的封裝，只不過使用的是端口地址空間 address_space_io，最後也會調用到對應 MemoryRegion 的函數表中的讀寫函數。
static void kvm_handle_io(uint16_t port, MemTxAttrs attrs, void *data, int direction,
int size, uint32_t count)
{
int i;
uint8_t *ptr = data;
for (i = 0; i < count; i++) {
address_space_rw(&address_space_io, port, attrs,
ptr, size,
direction == KVM_EXIT_IO_OUT);
ptr += size;
}
}
QEMU PCI 設備¶
待施工。
REFERENCE¶
《QEMU/KVM 源碼解析與應用》——李強 著