kvm_emulate_hypercall代码解析()

原创已于 2025-03-17 20:22:33 修改 · 970 阅读

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于 2025-03-17 19:10:42 首次发布

功能概述

kvm_emulate_hypercall 是 KVM（Kernel-based Virtual Machine）中处理虚拟机发起的 超级调用（Hypercall） 的核心函数。Hypercall 是虚拟机（Guest）向宿主机（Host）请求特权操作的机制，类似于系统调用（但针对虚拟化场景）。

csv_init
    ops->handle_exit = csv_handle_exit;

vcpu_run
    vcpu_enter_guest
		svm_x86_ops
		    handle_exit
		        svm_invoke_exit_handler
		            svm_exit_handlers
		                vmmcall_interception
		                    kvm_emulate_hypercall
		                        kvm_pv_psp_copy_forward_op

输入参数

struct kvm_vcpu *vcpu：表示当前发起 Hypercall 的虚拟 CPU（vCPU）。

执行流程

1. Hyper-V 兼容性检查

if (kvm_hv_hypercall_enabled(vcpu->kvm))
    return kvm_hv_hypercall(vcpu);

如果启用了 Hyper-V 兼容模式，直接调用 Hyper-V 的 Hypercall 处理函数。

2. 读取寄存器参数

从 vCPU 的寄存器中读取 Hypercall 的编号和参数：

nr = kvm_rax_read(vcpu); // Hypercall 编号
a0 = kvm_rbx_read(vcpu); // 参数 0
a1 = kvm_rcx_read(vcpu); // 参数 1
a2 = kvm_rdx_read(vcpu); // 参数 2
a3 = kvm_rsi_read(vcpu); // 参数 3

x86 约定：Hypercall 编号通过 RAX 传递，参数通过 RBX, RCX, RDX, RSI 传递。

3. 模式检查（32/64 位）

op_64_bit = is_64_bit_hypercall(vcpu);
if (!op_64_bit) {
    nr &= 0xFFFFFFFF; // 截断为 32 位
    a0 &= 0xFFFFFFFF;
    a1 &= 0xFFFFFFFF;
    a2 &= 0xFFFFFFFF;
    a3 &= 0xFFFFFFFF;
}

根据 vCPU 模式（32/64 位）决定是否截断参数的高 32 位。

4. 特权级检查

if (kvm_x86_ops.get_cpl(vcpu) != 0 && ...) {
    ret = -KVM_EPERM;
    goto out;
}

CPL（Current Privilege Level） 必须为 0（内核态），否则返回权限错误（-EPERM）。
例外：允许 KVM_HC_VM_ATTESTATION 等特定 Hypercall 在非特权级调用。

5. Hypercall 分发与处理

通过 switch (nr) 分发到具体操作：

典型 Hypercall 示例：
- KVM_HC_VAPIC_POLL_IRQ: 虚拟中断轮询（直接返回成功）。
- KVM_HC_KICK_CPU: 唤醒指定 vCPU（需启用 KVM_FEATURE_PV_UNHALT）。
- KVM_HC_CLOCK_PAIRING: 时钟同步（仅 x86_64）。
- KVM_HC_MAP_GPA_RANGE: 映射 Guest 物理地址范围（需用户空间处理）。

6. 用户空间处理（以 MAP_GPA_RANGE 为例）

vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_HYPERCALL;
vcpu->run->hypercall.nr = KVM_HC_MAP_GPA_RANGE;
...
vcpu->arch.complete_userspace_io = complete_hypercall_exit;
return 0;

设置 KVM_EXIT_HYPERCALL 退出原因，并将参数传递给用户空间。
用户空间处理完成后，通过 complete_hypercall_exit 回调恢复执行。

7. 返回值处理

out:
    if (!op_64_bit)
        ret = (u32)ret; // 32 位模式下截断返回值
    kvm_rax_write(vcpu, ret); // 结果写入 RAX
    ++vcpu->stat.hypercalls; // 统计计数器
    return kvm_skip_emulated_instruction(vcpu); // 跳过当前指令

结果通过 RAX 返回给 Guest。
更新 Hypercall 调用统计。

关键设计点

兼容性：
- 支持 Hyper-V 和 KVM 原生 Hypercall。
- 区分 32/64 位模式。
安全性：
- 特权级（CPL）检查防止非法调用。
- 参数合法性验证（如地址对齐）。
扩展性：
- 通过 kvm_x86_ops 抽象架构相关操作（如 vm_attestation）。
- 允许用户空间处理复杂 Hypercall（如内存映射）。