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、APIC、IRQ、MMU、Event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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struct kvm {
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…
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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
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…
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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。
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…
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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。
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…
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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。
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struct kvm_arch arch; //KVM中跟arch相关的参数。
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…
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}
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7.2 kvm_run
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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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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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struct kvm_run {
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__u8 request_interrupt_window; //向VCPU注入一个中断，让VCPU做好相关准备工作
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…
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__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。
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__u8 if_flag; //中断使能标识，如果使用了APIC，则无效
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struct {
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__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。
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} hw;
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struct {
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#define KVM_EXIT_IO_IN 0
-
#define KVM_EXIT_IO_OUT 1
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__u8 direction;
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__u8 size; /* bytes */
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__u16 port;
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__u32 count;
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__u64 data_offset; /* relative to kvm_run start */
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} 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。
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…
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};
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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struct kvm_run {
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__u8 request_interrupt_window; //向VCPU注入一个中断，让VCPU做好相关准备工作
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…
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__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。
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__u8 if_flag; //中断使能标识，如果使用了APIC，则无效
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struct {
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__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。
-
} hw;
-
struct {
-
#define KVM_EXIT_IO_IN 0
-
#define KVM_EXIT_IO_OUT 1
-
__u8 direction;
-
__u8 size; /* bytes */
-
__u16 port;
-
__u32 count;
-
__u64 data_offset; /* relative to kvm_run start */
-
} 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。
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…
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};
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.ko和kvm-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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static struct kvm_x86_ops vmx_x86_ops = {
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.cpu_has_kvm_support = cpu_has_kvm_support,
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.disabled_by_bios = vmx_disabled_by_bios,
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.hardware_setup = hardware_setup,
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.hardware_unsetup = hardware_unsetup,
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.check_processor_compatibility = vmx_check_processor_compat,
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.hardware_enable = hardware_enable,
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.hardware_disable = hardware_disable,
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.cpu_has_accelerated_tpr = report_flexpriority,
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.vcpu_create = vmx_create_vcpu,
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.vcpu_free = vmx_free_vcpu,
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.vcpu_reset = vmx_vcpu_reset,
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.prepare_guest_switch = vmx_save_host_state,
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.vcpu_load = vmx_vcpu_load,
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.vcpu_put = vmx_vcpu_put,
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.set_guest_debug = set_guest_debug,
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.get_msr = vmx_get_msr,
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.set_msr = vmx_set_msr,
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.get_segment_base = vmx_get_segment_base,
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.get_segment = vmx_get_segment,
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.set_segment = vmx_set_segment,
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.get_cpl = vmx_get_cpl,
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.get_cs_db_l_bits = vmx_get_cs_db_l_bits,
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.decache_cr0_guest_bits = vmx_decache_cr0_guest_bits,
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.decache_cr4_guest_bits = vmx_decache_cr4_guest_bits,
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.set_cr0 = vmx_set_cr0,
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.set_cr3 = vmx_set_cr3,
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.set_cr4 = vmx_set_cr4,
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.set_efer = vmx_set_efer,
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.get_idt = vmx_get_idt,
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.set_idt = vmx_set_idt,
-
.get_gdt = vmx_get_gdt,
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.set_gdt = vmx_set_gdt,
-
.cache_reg = vmx_cache_reg,
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.get_rflags = vmx_get_rflags,
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.set_rflags = vmx_set_rflags,
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.fpu_deactivate = vmx_fpu_deactivate,
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.tlb_flush = vmx_flush_tlb,
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.run = vmx_vcpu_run,
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.handle_exit = vmx_handle_exit,
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.skip_emulated_instruction = skip_emulated_instruction,
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.set_interrupt_shadow = vmx_set_interrupt_shadow,
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.get_interrupt_shadow = vmx_get_interrupt_shadow,
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.patch_hypercall = vmx_patch_hypercall,
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.set_irq = vmx_inject_irq,
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.set_nmi = vmx_inject_nmi,
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.queue_exception = vmx_queue_exception,
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.interrupt_allowed = vmx_interrupt_allowed,
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.nmi_allowed = vmx_nmi_allowed,
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.get_nmi_mask = vmx_get_nmi_mask,
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.set_nmi_mask = vmx_set_nmi_mask,
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.enable_nmi_window = enable_nmi_window,
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.enable_irq_window = enable_irq_window,
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.update_cr8_intercept = update_cr8_intercept,
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.set_tss_addr = vmx_set_tss_addr,
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.get_tdp_level = get_ept_level,
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.get_mt_mask = vmx_get_mt_mask,
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.exit_reasons_str = vmx_exit_reasons_str,
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.gb_page_enable = vmx_gb_page_enable,
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.set_tsc_khz = vmx_set_tsc_khz,
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.write_tsc_offset = vmx_write_tsc_offset,
-
.adjust_tsc_offset = vmx_adjust_tsc_offset,
-
.compute_tsc_offset = vmx_compute_tsc_offset,
-
};
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