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分类: LINUX

2014-07-18 19:54:46

KVM内核模块中重要数据结构

7.1 kvm

Kvm结构体代表一个具体的虚拟机,当通过KVM_CREATE_VM指令字创建一个虚拟机后,就会创建一个新的kvm结构体对象。Kvm结构体中包括了VCPU、内存、APICIRQMMUEvent事件等相关信息,该结构体主要在KVM虚拟机内部使用,用于跟踪虚拟机状态。

重要的结构体成员说明如下:


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  1. struct kvm {
  2.          …
  3. struct kvm_memslots *memslots; //KVM虚拟机分配的内存slot,用于GPAàHVA的转换,内存虚拟化使用
  4.          …
  5.          struct kvm_vcpu *vcpus[KVM_MAX_VCPUS]; //KVM虚拟机中包含的VCPU结构体数组,一个VCPU对应一个数组成员。
  6.          …
  7.          struct kvm_io_bus *buses[KVM_NR_BUSES]; //KVM虚拟机中包括的IO总线结构体数组,一条总线对应一个kvm_io_bus结构体,如ISA总线、PCI总线。
  8.          …
  9.          struct kvm_vm_stat stat; //KVM虚拟机中的运行时状态信息,比如页表、MMU等状态。
  10.          struct kvm_arch arch; //KVM中跟arch相关的参数。
  11.          …
  12. }

  13. 7.2 kvm_run
  14. kvm_run结构体记录了KVM的内部运行状态,如VM-Exit发生的原因等。重要字段说明如下:

7.2 kvm_run

kvm_run结构体记录了KVM的内部运行状态,如VM-Exit发生的原因等。重要字段说明如下:

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  1. struct kvm_run {
  2.     __u8 request_interrupt_window; //向VCPU注入一个中断,让VCPU做好相关准备工作
  3.     …
  4.     __u8 ready_for_interrupt_injection; //响应request_interrupt_window的中断请求,当设置时,说明VCPU可以接收中断。
  5.     __u8 if_flag; //中断使能标识,如果使用了APIC,则无效
  6.     struct {
  7.             __u64 hardware_exit_reason; //当发生VM-Exit时,该字段保存了由于硬件原因导致VM-Exit的相关信息。
  8.         } hw;
  9.     struct {
  10. #define KVM_EXIT_IO_IN 0
  11. #define KVM_EXIT_IO_OUT 1
  12.             __u8 direction;
  13.             __u8 size; /* bytes */
  14.             __u16 port;
  15.             __u32 count;
  16.             __u64 data_offset; /* relative to kvm_run start */
  17.         } io; //当由于IO操作导致发生VM-Exit时,该结构体保存IO相关信息。
  18.         …
  19. };

7.3 kvm_vcpu

在通过KVM_CREATE_VCPU指令字为VM创建VCPU后,KVM模块将创建kvm_vcpu结构体,其中包含了VCPU相关的信息,重要字段说明如下:


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  1. struct kvm_run {
  2.     __u8 request_interrupt_window; //向VCPU注入一个中断,让VCPU做好相关准备工作
  3.     …
  4.     __u8 ready_for_interrupt_injection; //响应request_interrupt_window的中断请求,当设置时,说明VCPU可以接收中断。
  5.     __u8 if_flag; //中断使能标识,如果使用了APIC,则无效
  6.     struct {
  7.             __u64 hardware_exit_reason; //当发生VM-Exit时,该字段保存了由于硬件原因导致VM-Exit的相关信息。
  8.         } hw;
  9.     struct {
  10. #define KVM_EXIT_IO_IN 0
  11. #define KVM_EXIT_IO_OUT 1
  12.             __u8 direction;
  13.             __u8 size; /* bytes */
  14.             __u16 port;
  15.             __u32 count;
  16.             __u64 data_offset; /* relative to kvm_run start */
  17.         } io; //当由于IO操作导致发生VM-Exit时,该结构体保存IO相关信息。
  18.         …
  19. };

7.4 kvm_x86_ops

kvm_x86_ops结构体只包含了针对具体CPU架构进行虚拟化时的函数指针,在kvm-intel.kokvm-amd.ko模块中,提供了不同的接口和实现。在KVM初始化和正常运行过程中,将使用相关接口进行实际的硬件操作。主要包括如下几种类型的操作:

ü  VMM状态初始化

ü  VCPU管理

ü  中断管理

ü  寄存器管理

ü  时钟管理

Kvm_x86_ops结构体在intel架构中初始化为:


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  1. static struct kvm_x86_ops vmx_x86_ops = {
  2.          .cpu_has_kvm_support = cpu_has_kvm_support,
  3.          .disabled_by_bios = vmx_disabled_by_bios,
  4.          .hardware_setup = hardware_setup,
  5.          .hardware_unsetup = hardware_unsetup,
  6.          .check_processor_compatibility = vmx_check_processor_compat,
  7.          .hardware_enable = hardware_enable,
  8.          .hardware_disable = hardware_disable,
  9.          .cpu_has_accelerated_tpr = report_flexpriority,
  10.          .vcpu_create = vmx_create_vcpu,
  11.          .vcpu_free = vmx_free_vcpu,
  12.          .vcpu_reset = vmx_vcpu_reset,
  13.          .prepare_guest_switch = vmx_save_host_state,
  14.          .vcpu_load = vmx_vcpu_load,
  15.          .vcpu_put = vmx_vcpu_put,
  16.          .set_guest_debug = set_guest_debug,
  17.          .get_msr = vmx_get_msr,
  18.          .set_msr = vmx_set_msr,
  19.          .get_segment_base = vmx_get_segment_base,
  20.          .get_segment = vmx_get_segment,
  21.          .set_segment = vmx_set_segment,
  22.          .get_cpl = vmx_get_cpl,
  23.          .get_cs_db_l_bits = vmx_get_cs_db_l_bits,
  24.          .decache_cr0_guest_bits = vmx_decache_cr0_guest_bits,
  25.          .decache_cr4_guest_bits = vmx_decache_cr4_guest_bits,
  26.          .set_cr0 = vmx_set_cr0,
  27.          .set_cr3 = vmx_set_cr3,
  28.          .set_cr4 = vmx_set_cr4,
  29.          .set_efer = vmx_set_efer,
  30.          .get_idt = vmx_get_idt,
  31.          .set_idt = vmx_set_idt,
  32.          .get_gdt = vmx_get_gdt,
  33.          .set_gdt = vmx_set_gdt,
  34.          .cache_reg = vmx_cache_reg,
  35.          .get_rflags = vmx_get_rflags,
  36.          .set_rflags = vmx_set_rflags,
  37.          .fpu_deactivate = vmx_fpu_deactivate,
  38.          .tlb_flush = vmx_flush_tlb,
  39.          .run = vmx_vcpu_run,
  40.          .handle_exit = vmx_handle_exit,
  41.          .skip_emulated_instruction = skip_emulated_instruction,
  42.          .set_interrupt_shadow = vmx_set_interrupt_shadow,
  43.          .get_interrupt_shadow = vmx_get_interrupt_shadow,
  44.          .patch_hypercall = vmx_patch_hypercall,
  45.          .set_irq = vmx_inject_irq,
  46.          .set_nmi = vmx_inject_nmi,
  47.          .queue_exception = vmx_queue_exception,
  48.          .interrupt_allowed = vmx_interrupt_allowed,
  49.          .nmi_allowed = vmx_nmi_allowed,
  50.          .get_nmi_mask = vmx_get_nmi_mask,
  51.          .set_nmi_mask = vmx_set_nmi_mask,
  52.          .enable_nmi_window = enable_nmi_window,
  53.          .enable_irq_window = enable_irq_window,
  54.          .update_cr8_intercept = update_cr8_intercept,
  55.          .set_tss_addr = vmx_set_tss_addr,
  56.          .get_tdp_level = get_ept_level,
  57.          .get_mt_mask = vmx_get_mt_mask,
  58.          .exit_reasons_str = vmx_exit_reasons_str,
  59.          .gb_page_enable = vmx_gb_page_enable,
  60.          .set_tsc_khz = vmx_set_tsc_khz,
  61.          .write_tsc_offset = vmx_write_tsc_offset,
  62.          .adjust_tsc_offset = vmx_adjust_tsc_offset,
  63.          .compute_tsc_offset = vmx_compute_tsc_offset,
  64. };

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