KVM虚拟化源代码详解.pdf

KVM 虚拟机源代码分析 1 ， KVM 结构及工作原理 1.1KVM 结构 KVM 基本结构有两部分组成。一个是 KVM Driver ，已经成为 Linux 内核的一个模块。 负责虚拟机的创建，虚拟内存的分配，虚拟 CPU 寄存器的读写以及虚拟 CPU 的运行等。另 外一个是稍微修改过的 Qemu ，用于模拟 PC 硬件的用户空间组件，提供 I/O 设备模型以及 访问外设的途径。 用户模式 客户模式 内核模式 Qemu LibKvm Linux 用户 ioctl 模式 KVM fd /dev/kvm Kvm-vm fd Kvm-vcpu fd Linux 内核 VMM(Linux 内核+ KVM Driver) 模式 图 1 KVM 基本结构 KVM 基本结构如图 1 所示。 其中 KVM 加入到标准的 Linux 内核中， 被组织成 Linux 中标准的 字符设备 (/dev/kvm) 。Qemu 通 KVM 提供的 LibKvm 应用程序接口，通过 ioctl 系统调用创建 和运行虚拟机。 KVM Driver 使得整个 Linux 成为一个虚拟机监控器。并且在原有的 Linux 两 种执行模式 ( 内核模式和用户模式 )的基础上，新增加了客户模式，客户模式拥有自己的内核 模式和用户模式。在虚拟机运行下，三种模式的分工如下： 客户模式：执行非 I/O 的客户代码。虚拟机运行在客户模式下。 内核模式：实现到客户模式的切换。处理因为 I/O 或者其它指令引起的从客户模式的退出。 KVM Driver 工作在这种模式下。 用户模式：代表客户执行 I/O 指令 Qemu 运行在这种模式下。 精选文库 在 KVM 模型中，每一个 Guest OS 都作为一个标准的 Linux 进程，可以使用 Linux 的进程管 理指令管理。 在图 1 中./dev/kvm 在内核中创建的标准字符设备， 通过 ioctl 系统调用来访问内核虚拟 机，进行虚拟机的创建和初始化； kvm_vm fd 是创建的指向特定虚拟机实例的文件描述符， 通过这个文件描述符对特定虚拟机进行访问控制； kvm_vcpu fd 指向为虚拟机创建的虚拟处 理器的文件描述符，通过该描述符使用 ioctl 系统调用设置和调度虚拟处理器的运行。 1.2KVM 工作原理 KVM 的基本工作原理：用户模式的 Qemu 利用接口 libkvm 通过 ioctl 系统调用进入内核 模式。 KVM Driver 为虚拟机创建虚拟内存和虚拟 CPU后执行 VMLAUCH 指令进入客户模式。 装载 Guest OS执行。 如果 Guest OS 发生外部中断或者影子页表缺页之类的事件， 暂停 Guest OS 的执行，退出客户模式进行一些必要的处理。然后重新