qemu中断model虚拟化是如何实现的？

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#QEMU

于 2022-09-11 23:44:21 首次发布
本文详细探讨了QEMU如何模拟CPU处理中断的流程，特别是针对ARM平台。通过分析串口写触发中断的例子，揭示了QEMU中断模拟的基础数据结构和CPUARMState结构。介绍了cpsr_read和cpsr_write助手函数在处理中断标志位中的作用。此外，还讨论了QEMU模拟的局限性和不同模式下的qemu-system-$arch与qemu-$arch的使用。

关于QEMU虚拟化的前序分析请参考如下博文：

C-Model以及ASIC设计_papaofdoudou的博客-优快云博客

qemu在ARM和X86平台上的运行机制初探_papaofdoudou的博客-优快云博客

qemu 启动ARM虚拟机的几点释惑_papaofdoudou的博客-优快云博客_qemu 启动arm

linux4.15 arm qemu @ubuntu18.04环境搭建与bootgraph启动优化_papaofdoudou的博客-优快云博客

qemu运行谷歌fuchsia内核littlekernel_papaofdoudou的博客-优快云博客

QEMU&KVM 虚拟机使用实例_papaofdoudou的博客-优快云博客_qemu使用kvm

CPU处理中断的流程

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虚拟化技术 — QEMU-KVM 基于内核的虚拟机
烟云的计算
04-23 1718
例如：在执行 GuestOS 代码的过程中，GuestOS 发出了一个 I/O 请求，该事件会被 VMM 捕获，然后执行 VM Exit 执行，CPU 会自动将 GuestOS 的上下文加载到 VMCS Guest State Area 中，挂起 GuestOS，并从 VMCS Host State Area 中加载 VMM 的通用事件处理函数的入口地址，开始执行 VMM 的代码。自定义 VM 的 CPU 模型，-cpu 选项除了可以指定 GuestOS 的 CPU 模型，还可以指定附加的 CPU 特性。
深入解析Linux虚拟化KVM-Qemu分析之中断虚拟化
youzhangjing_的博客
01-06 1311
本文会将ARM GICv2中断虚拟化的总体框架和流程讲清楚，这个曾经困扰我好几天的问题在被捋清的那一刻，让我有点每有会意，欣然忘食的感觉。中断是处理器用于异步处理外围设备请求的一种机制；外设通过硬件管脚连接在中断控制器上，并通过电信号向中断控制器发送请求；中断控制器将外设的中断请求路由到CPU上；
qemu-kvm 中断虚拟化代码分析
04-16 1870
硬件中断发生（qemu模拟设备） 1.硬件产生中断的接口 void qemu_set_irq(qemu_irq irq, int level); 2.中断过程 void qemu_set_irq(qemu_irq irq, int level) {     if (!irq)         return;     irq->handler(irq->opaque, irq
qemu中对虚拟中断的处理
csdnwxhw的博客
03-22 580
qemu中对虚拟中断的处理
QEMU中断设备模拟
lingshengxiyou的博客
01-30 1061
object_new_eith_type函数调用type_initialize。main函数会调用module_call_init函数，对之前插入到链表中的所有TypeInfo调用init回调函数，对应的为hax_pic_register_types、hax_apic_register_types、hax_ioapic_register_types，这些回调函数将完成设备TypeInfo类型到TypeImpl类型的转换，并以name为键值插入到hash表中完成类型的注册，至此完成了QOM中的类型注册过程。
QEMU/KVM中断虚拟化源码解析
zhangtongjian12的博客
07-30 1704
中断从某个设备发出，送到IOAPIC。IOAPIC查PRT表找到对应的表项PTE，得知目标LAPIC。于是格式化出中断消息发送给LAPIC，通知置remote irr为1(level)。LAPIC收到中断消息后，根据向量号设置IRR后，进行中断选取，取得取得优先级最高的中断后，清除IRR，设置ISR，提交CPU进行中断处理，CPU处理完中断后，写LAPIC的EOI，通知IOAPIC清除remote irr(level且deassert)。
Linux虚拟化KVM-Qemu分析（六）之中断虚拟化
生活需要深度
07-18 1299
本文会将ARMGICv2中断虚拟化的总体框架和流程讲清楚，这个曾经困扰我好几天的问题在被捋清的那一刻，让我有点每有会意，欣然忘食的感觉。在讲述中断虚拟化之前，我们应该对中断的作用与处理流程有个大致的了解中断是处理器用于异步处理外围设备请求的一种机制；外设通过硬件管脚连接在中断控制器上，并通过电信号向中断控制器发送请求；中断控制器将外设的中断请求路由到CPU上；ARM-GICv2来描述，因此也不会涉及到MSI以及ITS等特性，带着问题出发吧。...
CPU虚拟化技术及QEMU/KVM虚拟机安装实践
tugouxp的专栏
11-21 7085
计算机可虚拟化的原因是因为计算机是一个离散的系统，由于资源有限，计算机只能描述有限数量的事务，只能计算到某个固定数，然后就会用尽计算机上的所有东西。在离散系统上，让另外一个事务去虚拟化一个已经存在的事物，只不过是复制创造一个和已存在事务完全一样的事件序列。现代物理告诉我们，我们的宇宙是离散和有限的，人们首先发现了自然数，接着是0，然后又发现了自然数的对立面负数，进而宣告整数的发现。后来人们觉得整数还是不够用，就发明了比例，也就是分数，所有之前发现的数在一起构成有理数集合。
qemu虚拟化-设备模拟本质
柏鑫的博客
01-13 1641
设备驱动只不过是对一些寄存器的读写操作，对于底层来说就是一些内存地址。对于虚拟化来说，只是需要捕获这些特殊地址的读写操作，然后根据硬件逻辑进行模拟，最后吧模拟结果注入进guest即可。看一下老外的解释： July, 2017 Here are some notes that may help newcomers understand what is actually happening with QEMU devices: With QEMU, one thing to remember is that w
x86 kvm和qemu虚拟化介绍
lingshengxiyou的博客
11-29 266
简单说一下自己对x86平台虚拟化的理解，intel有SDM手册，代码都是公开的，难度比较大，理解起来困难，网上有大量优秀博客讲解虚拟化，引用了大量手册和代码，还是很难看懂。个人觉得理解虚拟化不能一上来就看很详细的手册和代码，虚拟化有点绕，先闭上眼睛想想大的道理，掌握了大的道理，再看手册和代码加深理解，否则很容易迷失，对虚拟化的理解只流于表面。要理解虚拟化一定要回顾x86体系结构和OS原理，其实这两门课上大学时就学过，当时理解的很肤浅，随着工作的时间越长，理解的越深刻。计算机运转起来飞快，控制的非常精细，表面
虚拟化-中断
qiongtianliuyun的博客
05-12 246
QEMU学习笔记——中断 - 博客 - binsite
qemu-kvm 中断虚拟化
xb_0916的专栏
09-11 1013
转自：http://www.kaixinwenda.com/article-luo_brian-8454002.html 中断，这个概念相信大家已经不陌生了，我也没什么资格来介绍中断，就简单的说一下。我认为它从宏观上看可以分为软件部分和硬件部分。 软件部分： 软件部分在操作系统中实现，如Linux中断的x86，每一个中断对应一个中断门，中断门中包含中断处理函数（ISR
1253_确认FreeRTOS QEMU例程中中断的使用
小灰笔记
05-29 644
全部学习汇总： GreyZhang/g_FreeRTOS: learning notes about FreeRTOS. (github.com) QEMU既然是模拟了MCU的功能，而且让FreeRTOS能够运行起来。那么，至少得有一个定时器中断需要支持。接下来，找一下这部分功能的实现，同时了解一下其他的中断是否容易在QEMU中配置。 我的突破点放到了tick相关的几个功能上。前面看FreeRTOSConfig中的配置信息的时候看到了hook函数的配置。Hook函数中就有一个tick hook。既然
虚拟化技术之 kvm （二）- 中断虚拟化
weixin_41028621的博客
01-31 2965
中断虚拟化 1.X86 中断   中断从设备发送到CPU需要经过中断控制器，现代x86架构采用的中断控制器被称为APIC(Advanced Programmable Interrupt Controller)。APIC是伴随多核处理器产生的，所有的核共用一个I/O APIC，用于统一接收来自外部I/O设备的中断，而后根据软件的设定，格式化出一条包含该中断所有信息的Interrupt Message，发送给对应的CPU。   每个核有一个Local APIC，用于接收来自I/O APIC的Interrup.
qemu时钟虚拟化
li_jiejun的专栏
01-11 1619
虚拟机启动参数 -rtc base=localtime,driftfix=slew (gdb) bt #0 0x00005555558f3184 in mc146818_rtc_init (bus=0x555557057dd0, base_year=2000, intercept_irq=0x0) at /home/work/qemu/hw/rtc/mc146818rtc.c:981 #1 0x0000555555945707 in pc_basic_device_init (pcms=0x55...
qemu时钟
heron804的专栏
03-20 3726
QEMU有三种时钟：REALTIME、VIRTUAL和HOST时钟。 REALTIME时钟是通过直接获取宿主机CPU的时钟信息来计时。 VIRTUAL时钟在use_icount不为0时，通过模拟执行的指令数来计时；在use_icount为0时，本质上还是REALTIME时钟。 HOST时钟则是直接从宿主系统中获取实际信息。 在windows下，获取CPU始终频率使用下面方法：
QEMU/KVM透传设备中断实现
leiyanjie8995的博客
09-18 832
VFIO的msix bar空间不是向用户态透传的，而是GUEST退出到KVM/QEMU里处理的。原因也比较容易理解，就是虚机里的MSIX中断需要QEMU和KVM的复杂处理，所以必须退出到主机。
麒麟服务器系统 查看 虚拟化代码
最新发布
08-20
麒麟服务器系统在虚拟化技术方面的实现主要依赖于其底层的操作系统架构以及对虚拟化平台的定制开发。以下是对麒麟服务器系统虚拟化技术代码实现的分析和说明： 麒麟服务器系统基于Linux内核，因此其虚拟化技术支持主要依赖于KVM（Kernel-based Virtual Machine）和QEMU（Quick Emulator）等开源虚拟化技术。KVM是Linux内核中的一个模块，它允许Linux作为一个hypervisor运行，从而支持虚拟化功能。QEMU则提供了一套完整的虚拟化解决方案，包括虚拟机监控器（VMM）和设备模拟器，能够与KVM结合使用，实现高效的虚拟化性能。 在麒麟服务器系统中，虚拟化技术的代码实现主要集中在以下几个方面： 1. **KVM驱动的集成与优化**：由于麒麟服务器系统需要支持多种硬件平台，包括海光、ARM64及X86平台，因此在内核中集成了针对这些平台的KVM驱动。这些驱动程序负责与硬件交互，确保虚拟机能够在不同的处理器架构上正常运行。例如，对于ARM64平台，KVM驱动需要处理特定的寄存器配置和中断管理，以确保虚拟机的稳定性和性能。 2. **虚拟化管理工具的集成**：麒麟服务器系统通常会集成一些虚拟化管理工具，如libvirt、virt-manager等，这些工具提供了对虚拟机的创建、配置、管理和监控功能。libvirt是一个用于管理虚拟化的API库，支持多种虚拟化技术，包括KVM、Xen、LXC等。通过libvirt，用户可以使用命令行工具或图形界面来管理虚拟机。virt-manager则是一个基于GUI的虚拟机管理工具，用户可以通过它轻松地创建和管理虚拟机。 3. **安全增强功能的实现**：麒麟服务器系统在虚拟化技术支持中特别强调安全性，提供了诸如三员管理、国密算法支持、完整性度量及保护、恶意行为防护等功能。这些安全功能的实现通常涉及到内核模块的开发和集成。例如，三员管理（即系统管理员、安全管理员、审计管理员）通过权限分离的方式，确保不同角色的管理员只能执行其权限范围内的操作，从而提高系统的安全性。 4. **虚拟机监控与性能优化**：为了确保虚拟机的高效运行，麒麟服务器系统还实现了对虚拟机的实时监控和性能优化。这包括对CPU、内存、磁盘I/O等资源的监控，以及对虚拟机迁移、负载均衡等功能的支持。例如，虚拟机在线迁移功能可以通过QEMU和KVM的协作实现，确保虚拟机在不同物理主机之间迁移时不会中断服务。 5. **网络虚拟化支持**：麒麟服务器系统支持VLAN、虚拟交换机隔离、网络带宽管理等网络虚拟化功能。这些功能的实现通常依赖于Linux内核中的网络子系统，如桥接（bridge）、虚拟局域网（VLAN）标签、流量控制（tc）等。通过这些功能，用户可以灵活地配置虚拟机的网络环境，确保虚拟机之间的通信安全和高效。 6. **存储虚拟化支持**：麒麟服务器系统支持多种存储虚拟化技术，包括基于文件的镜像、块设备映射、iSCSI等。这些技术的实现通常涉及到内核中的块设备驱动和文件系统支持。例如，QEMU支持多种磁盘镜像格式，如qcow2、raw等，用户可以根据需求选择合适的镜像格式来优化存储性能。 7. **自动化部署与维护**：麒麟服务器系统支持自动化大规模部署和不停机升级维护。这通常通过脚本或配置管理工具（如Ansible、Puppet等）实现，确保虚拟化环境的快速部署和高效维护。 ### 示例代码 以下是一个简单的Python脚本示例，展示了如何使用`libvirt`库来创建和管理虚拟机。该脚本假设你已经安装了`libvirt-python`包，并且麒麟服务器系统已经正确配置了KVM和libvirt服务。 ```python import libvirt # 连接到本地的QEMU/KVM hypervisor conn = libvirt.open('qemu:///system') # 定义虚拟机的XML配置 xml = ''' <domain type='kvm'> <name>testvm</name> <memory unit='KiB'>1048576</memory> <currentMemory unit='KiB'>1048576</currentMemory> <vcpu placement='static'>1</vcpu> <os> <type arch='x86_64' machine='pc-i440fx-2.9'>hvm</type> <boot dev='hd'/> </os> <devices> <disk type='file' device='disk'> <driver name='qemu' type='qcow2'/> <source file='/var/lib/libvirt/images/testvm.qcow2'/> <target dev='vda' bus='virtio'/> </disk> <interface type='network'> <source network='default'/> <model type='virtio'/> </interface> <graphics type='vnc' port='-1' autoport='yes'/> </devices> </domain> ''' # 创建虚拟机 dom = conn.defineXML(xml) dom.create() # 关闭连接 conn.close() ``` 在这个示例中，我们首先使用`libvirt.open()`函数连接到本地的QEMU/KVM hypervisor。然后，我们定义了一个虚拟机的XML配置，指定了虚拟机的名称、内存大小、CPU数量、操作系统类型、磁盘配置和网络接口。接着，我们使用`defineXML()`函数将虚拟机定义加载到libvirt中，并使用`create()`函数启动虚拟机。最后，我们关闭了与hypervisor的连接。 通过这种方式，用户可以在麒麟服务器系统上编写自定义的虚拟化管理脚本，实现对虚拟机的自动化管理和监控。
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