Virtualbox – Host guest communication.

本文介绍VirtualBox中主机与客户机之间的通信机制,包括动态配置虚拟显示器的过程。涉及多个通信层,如主机侧的应用层、VMM驱动及客户机侧的VBox客户端与VBox客户机驱动等。

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Will try to explain the architecture/design behind host guest communication in VBox with an example of display.

You can dynamically configure virtual monitors (attached to guest OS) using SetVideoModeHint command from the host. This involves transfer of parameters from host to guest and vice versa.  So, I will take this as the basis to explain the communication part.

Following layers are involved int he communication:

On HOST Side

1) App Layer

2) VMM driver (a virtual PCI device)

On Guest Side

1) VBoxClient on Linux nad VBoxTray on Windows – User mode app

2) VBoxGuest driver

Roles of each layer.

App layer on the HOST side: is responsible for sending the request to the guest to perform the desired action. In our case App layer represents SetVideoModeHint API.

VMM layer on the HOST: catches the request send from the app on the host side. Corresponding to request from the app, it issues an IRQ to the guest. It acts as a medium for communication between host and guest.

VMM layer is represented as a PCI device . The guest sends messages to the host using device I/O on the VMM device, and the host alerts the guest that it wants to send a message using IRQs, whereupon the guest queries the host for the message via device I/O .

The communication takes place via more-or-less fixed format messages (VMM device requests) which are more or less the bottom layer of the communication stack.

The host (VMMDev) sends VMM device event to the guest.  It does that by sending an IRQ, and the guest’s IRQ handler (VBoxGuest driver) immediately queries the event code/number.  It then notifies any guest process (kernel or user space- Guest side app, VBoxClient or VBoxTray) which is listening for that event number, and that process usually sends a device request to the host to retrieve more information relating to the request.

GUEST Side App: Acts as a listener and continuously polls the guest side VMM driver (VBoxGuest driver) for any events.

GUEST side VMM Driver (VBoxGuest Driver) –   the guest VMMDev driver receives the IRQ it checks the event bitmask. and report events to the listeners. Listeners may request additional information about the event from the host using VMMDevReq_* requests.

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资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/790f7ffa6527 在一维运动场景中,小车从初始位置 x=-100 出发,目标是到达 x=0 的位置,位置坐标 x 作为受控对象,通过增量式 PID 控制算法调节小车的运动状态。 系统采用的位置迭代公式为 x (k)=x (k-1)+v (k-1) dt,其中 dt 为仿真过程中的恒定时间间隔,因此速度 v 成为主要的调节量。通过调节速度参数,实现对小车位置的精确控制,最终生成位置 - 时间曲线的仿真结果。 在参数调节实验中,比例调节系数 Kp 的影响十分显著。从仿真曲线可以清晰观察到,当增大 Kp 值时,系统的响应速度明显加快,小车能够更快地收敛到目标位置,缩短了稳定时间。这表明比例调节在加快系统响应方面发挥着关键作用,适当增大比例系数可有效提升系统的动态性能。 积分调节系数 Ki 的调节则呈现出不同的特性。实验数据显示,当增大 Ki 值时,系统运动过程中的波动幅度明显增大,位置曲线出现更剧烈的震荡。但与此同时,小车位置的变化速率也有所提高,在动态调整过程中能够更快地接近目标值。这说明积分调节虽然会增加系统的波动性,但对加快位置变化过程具有积极作用。 通过一系列参数调试实验,清晰展现了比例系数和积分系数在增量式 PID 控制系统中的不同影响规律,为优化控制效果提供了直观的参考依据。合理匹配 Kp 和 Ki 参数,能够在保证系统稳定性的同时,兼顾响应速度和调节精度,实现小车位置的高效控制。
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