kvm虚拟机下电qemu关键流程精解

本文详细介绍了QEMU模拟环境中ACPI规范下的系统下电流程。从piix4_powerdown函数入手,深入剖析了ACPI PM1_EVT事件触发的系统响应机制,包括电源状态更新及IRQ信号的设置过程。

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#0  piix4_powerdown (opaque=0x7f804b393410, irq=0, power_failing=1)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/acpi_piix4.c:314
#1  0x00007f8049d072ac in qemu_set_irq (irq=0x7f804b393d80, level=1)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/irq.c:38
#2  0x00007f8049d88494 in qemu_irq_raise (irq=0x7f804b393d80)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/irq.h:12
#3  0x00007f8049d88437 in main_loop_should_exit ()
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/vl.c:1462
#4  0x00007f8049d88507 in main_loop ()
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/vl.c:1486
#5  0x00007f8049d8d1f5 in main (argc=50, argv=0x7fff058a8108,
    envp=0x7fff058a82a0) at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/vl.c:3523

piix4_powerdown  ->acpi_pm1_evt_power_down -> pm_tmr_timer -> pm_update_sci

pm_update_sci  ->qemu_set_irq  ->kvm_i8259_set_irq

void acpi_pm1_evt_power_down(ACPIPM1EVT *pm1, ACPIPMTimer *tmr)
{
    if (!pm1) {
        qemu_system_shutdown_request();
} else if (pm1->en & ACPI_BITMASK_POWER_BUTTON_ENABLE) {
执行下电的关键,就是对pm1->sts进行修改。
        pm1->sts |= ACPI_BITMASK_POWER_BUTTON_STATUS;
        tmr->update_sci(tmr);
    }
}

PIIX4PMState * (qemu_system_powerdown ->opaque) ->pm1a-> sts
p ((PIIX4PMState *)(qemu_system_powerdown->opaque))->pm1a->sts
0
#0  qemu_set_irq (irq=0x7fd4f2ffcce8, level=1)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/irq.c:40
#1  0x00007fd4f1ae6793 in pm_update_sci (s=0x7fd4f303d210)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/acpi_piix4.c:99
#2  0x00007fd4f1ae6830 in pm_tmr_timer (tmr=0x7fd4f303d6a8)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/acpi_piix4.c:108
#3  0x00007fd4f1ae60db in acpi_pm_tmr_timer (opaque=0x7fd4f303d6a8)
    at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/hw/acpi.c:314
#4  0x00007fd4f1a8c511 in qemu_run_timers (clock=0x7fd4f27ab180)
    at qemu-timer.c:420
#5  0x00007fd4f1a8c85c in qemu_run_all_timers () at qemu-timer.c:482
#6  0x00007fd4f1a5d293 in main_loop_wait (nonblocking=0) at main-loop.c:468
#7  0x00007fd4f1a52557 in main_loop ()
at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/vl.c:1484
#8  0x00007fd4f1a5724d in main (argc=48, argv=0x7fffd66aad38,
    envp=0x7fffd66aaec0) at /home/sdc/wyf/kvm/qemu-kvm-1.0.1/vl.c:3525

timer更新会调用pm_update_sci。

<think>我们正在讨论Qemu-KVM虚拟机迁移的具体流程。根据引用内容,我们知道QEMU-KVM是一个用户态进程,负责设备模拟,并通过ioctl与内核模块KVM交互。虚拟机迁移涉及将虚拟机状态(包括CPU、内存、设备状态等)从源主机传输到目标主机。 迁移流程通常包括以下步骤: 1. 预迁移(Pre-migration):源主机检查虚拟机是否可迁移(如设备是否支持迁移)。 2. 预留资源(Reserve resources):目标主机预留资源(如内存、CPU等)以接收虚拟机。 3. 迭代迁移(Iterative migration):源主机将内存页面复制到目标主机。在复制过程中,源主机继续运行,因此被修改的页面需要重新复制(称为脏页)。这个过程会迭代多次,直到脏页数量足够少。 4. 停机拷贝(Stop-and-copy):当脏页数量低于阈值时,源主机暂停虚拟机,将剩余脏页和虚拟机设备状态传输到目标主机。 5. 提交(Commit):目标主机确认接收成功,源主机确认迁移完成。 6. 启动(Activation):目标主机启动虚拟机,源主机销毁原虚拟机。 由于用户要求流程图,我们可以用文字描述流程,然后使用Mermaid语法绘制流程图。 流程图描述如下: - 开始 - 源主机:发起迁移命令 - 目标主机:创建虚拟机环境(但不运行) - 循环(迭代迁移): - 源主机传输内存页到目标主机 - 源主机记录脏页 - 如果脏页数量小于阈值,则退出循环 - 源主机暂停虚拟机 - 源主机传输剩余脏页和设备状态到目标主机 - 目标主机加载状态并启动虚拟机 - 源主机确认迁移成功,关闭原虚拟机 - 结束 下面用Mermaid语法绘制流程图: ```mermaid flowchart TD A[开始迁移] --> B[源主机: 检查迁移条件] B --> C[目标主机: 创建虚拟机环境] C --> D[迭代迁移] D --> E[源主机传输内存页] E --> F[源主机记录脏页] F --> G{脏页数量是否小于阈值?} G ----> D G ----> H[源主机暂停虚拟机] H --> I[源主机传输剩余脏页和设备状态] I --> J[目标主机启动虚拟机] J --> K[源主机确认迁移] K --> L[源主机关闭原虚拟机] L --> M[结束] ``` 详细步骤说明: 1. **预迁移**:在迁移开始前,源主机上的QEMU进程会检查虚拟机状态,确认是否支持迁移(如设备状态是否支持迁移)。 2. **目标主机准备**:目标主机上通过QEMU命令创建一个与源虚拟机配置相同的虚拟机(处于暂停状态),准备接收数据。 3. **迭代迁移**:源主机将内存分多次传输到目标主机。每次传输后,源主机继续运行虚拟机,同时通过KVM记录被修改的内存页(脏页)。然后,在下一次迭代中传输这些脏页。这个过程重复进行,直到脏页的数量足够少(通常由迁移算法确定)。 4. **停机拷贝**:当脏页数量低于阈值(或达到一定迭代次数)时,源主机暂停虚拟机,将剩余的脏页以及虚拟机的设备状态(通过设备模型保存的状态)传输到目标主机。这一步确保虚拟机状态的一致性。 5. **提交阶段**:目标主机接收到所有数据后,通知源主机迁移成功。源主机则确认迁移完成。 6. **启动目标虚拟机**:目标主机上的QEMU进程启动虚拟机,此时虚拟机从暂停状态恢复运行。 7. **清理**:源主机上的原虚拟机被销毁。 注意:设备状态的迁移是复杂的一步,因为每个设备(如磁盘、网卡)都有自己的状态。QEMU在设备模型中提供了状态序列化的方法,以便在迁移时能够保存和恢复设备状态。 引用说明: - 引用[1]说明了KVM虚拟机QEMU-KVM进程,其CPU和内存都是该进程的一部分,因此迁移时需要迁移该进程的地址空间(即内存)和CPU状态(寄存器等)。 - 引用[2]和[3]说明了QEMUKVM的交互方式,迁移过程中QEMU通过ioctl与KVM通信来获取虚拟机的状态(如脏页信息、寄存器状态等)。 相关问题: 1. 虚拟机迁移过程中如何保证数据一致性? 2. 迁移过程中网络连接如何保持? 3. 虚拟机迁移的性能优化有哪些方法?</think>### Qemu-KVM虚拟机迁移流程 Qemu-KVM虚拟机迁移是将运行中的虚拟机从源主机迁移到目标主机的过程,核心是通过QEMU进程与KVM模块协作实现状态转移。以下是完整迁移流程流程图: #### **迁移流程图** ```mermaid flowchart TD A[源主机] -->|1. 预迁移检查| B[目标主机] B -->|2. 资源预留| C[创建空虚拟机] C -->|3. 迭代内存迁移| D[传输内存页] D -->|4. 脏页跟踪| E{脏页率<br>是否达标?} E -->|否| D E -->|是| F[暂停源虚拟机] F -->|5. 状态同步| G[传输剩余脏页+设备状态] G -->|6. 目标机激活| H[启动目标虚拟机] H -->|7. 清理| I[释放源主机资源] ``` #### **详细步骤析** 1. **预迁移阶段(Pre-migration)** - 源主机QEMU进程通过`ioctl(KVM_CHECK_MIGRATION)`验证虚拟机是否可迁移[^3]。 - 目标主机创建相同配置的空虚拟机QEMU-KVM进程),但不启动CPU线程[^1]。 2. **迭代内存迁移(Iterative Memory Copy)** - 源主机QEMU通过`ioctl(KVM_GET_DIRTY_LOG)`获取脏页位图[^2]。 - 仅传输被修改的内存页(脏页),未修改页面直接复用。 - 循环执行直到脏页率低于阈值(通常<0.1%)。 3. **停机状态同步(Stop-and-Copy)** - 源主机暂停虚拟机KVM冻结所有vCPU线程[^1]。 - 传输剩余脏页+完整设备状态: - CPU寄存器:通过`ioctl(KVM_GET_REGS)`获取[^2] - 设备状态:QEMU序列化模拟设备(磁盘/网卡等)到内存缓冲区[^3] - 目标主机加载状态并恢复vCPU线程。 4. **迁移完成(Commit)** - 目标主机QEMU发送迁移完成信号。 - 源主机销毁原虚拟机进程,释放内存和资源[^1]。 - 网络流量自动重定向到目标主机(通过ARP更新)。 #### **关键机制说明** - **脏页跟踪**: KVM在EPT/NPT页表中标记写保护页,当客户机修改内存时触发VMExit,KVM记录脏页位置[^2]。 - **设备状态迁移**: QEMU调用每个模拟设备的`save_state`回调函数(如网卡缓存、磁盘未完成IO),序列化为二进制流传输[^3]。 - **零停机优化**: 使用`Post-Copy`模式:先迁移CPU状态快速启动目标机,后台异步拉取内存页,减少停机时间。 #### **典型性能瓶颈** 1. **内存脏页率**:高负载虚拟机脏页生成速度快于网络传输速度。 2. **设备状态大小**:GPU等复杂设备状态序列化耗时长。 3. **网络带宽**:千兆网络迁移8GB内存虚拟机约需60-90秒。 > 迁移成功率依赖设备模拟的兼容性。例如使用virtio-blk/virtio-net等标准设备可确保目标主机状态还原一致性[^3]。 --- ### 相关问题 1. 如何通过预拷贝(Pre-copy)和后期拷贝(Post-copy)优化迁移停机时间? 2. 虚拟机迁移过程中如何保证存储设备的数据一致性? 3. KVM的脏页跟踪机制在CPU虚拟化层面如何实现? 4. 迁移失败时有哪些回滚机制保障业务连续性?
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