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x86 kvm和qemu虚拟化介绍

，但guest的运行最终要落实到真正的硬件CPU和内存上，guest运行于host ring 3，要落实到真正的硬件qemu得做很多工作，那么qemu干什么呢，简单想象guest ring 3指令只要把...MMU硬件单元直接翻译(shadow page和EPT），当然不是guest的任何一条指令都能顺顺当当执行的，尤其是guest操作它以为的真正硬件的指令，因为是假象，其实是不存在的，所以得拦截和模拟，得...虚拟化 一个vcpu在qemu中是一个线程，qemu通过ioctl调用kvm创建vcpu的资源 host调度这些线程，vcpu线程vcpu_run进入kvm内核，然后load_vcpu进入guest模式执行...在qemu monitor上可以看 ?...enter guest时不是延着上次执行的地方继续执行吗？为什么要执行中断服务例程呢？难道是硬件搞的？ 中断来了要不要exit?怎么减少exit次数？硬件辅助(vAPIC还是APICv)?

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MIT 6.S081 教材第五章内容 -- 中断与设备驱动--上

---- Interrupt硬件部分 户通过键盘按下了一个按键，键盘会产生一个中断。操作系统需要做的是，保存当前的工作，处理中断，处理完成之后再恢复之前的工作。...在这个图中UART0对应的是0x1001_0000，但是在QEMU中，我们的UART0的地址略有不同，因为在QEMU中我们并不是完全的模拟SiFive主板，而是模拟与SiFive主板非常类似的东西。...从前面的介绍可以看出来这一点，需要很多步骤才能真正的处理中断数据。如果一个设备在高速的产生中断，处理器将会很难跟上。所以如果查看现在的设备，可以发现，现在的设备相比之前做了更多的工作。...当您在QEMU中通过键盘输入到xv6时，您的按键将通过QEMU模拟的UART硬件传递到xv6。 驱动程序管理的UART硬件是由QEMU仿真的16550芯片。...在真正的计算机上，16550将管理连接到终端或其他计算机的RS232串行链路。运行QEMU时，它连接到键盘和显示器。 UART硬件在软件中看起来是一组内存映射的控制寄存器。

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容器技术创新漫谈

其实操作系统很“懒”，它不是一直运行着主动干活，而是躺在那儿等着被中断“唤醒”，然后根据中断它的事件类型做下一步处理：是不是有键盘敲击、网络数据包到达，还是时间片到了该考虑进程切换，或者是有应用向内核发出了服务请求...”唤醒“操作系统内核的事件主要分为三类： 中断：来自硬件设备的处理请求； 异常：当前正在执行的进程，由于非法指令或者其他原因导致执行失败而产生的异常事情处理请求，典型的如缺页异常； 系统调用：应用程序主动向操作系统内核发出的服务请求...系统调用的本质其实也是中断，相对于硬件设备的中断，这种中断被称为软中断。...内核首先检查进程是否允许执行想要的操作，然后代表进程执行所需的操作，完成后再返回到用户态。 除了代表用户程序执行代码之外，内核还可以由硬件中断激活，然后在中断上下文中运行。...值得注意的是，QEMU 有两种运行模式：仿真模式和虚拟化模式。在仿真模式下，QEMU可以在一个Intel的Host上运行ARM或MIPS虚拟机。这是怎么做到的呢？

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【重识云原生】计算第2.4节——主流虚拟化技术之KVM

，而只是实现了最核心的CPU虚拟化、内存虚拟化和IO虚拟化等部分功能并向上层提供了相应的API，其余虚拟化和管理工作主要交给了Qemu-kvm负责。...为实现内存虚拟化，让客户机使用一个隔离的、从零开始且具有连续的内存空间，KVM 引入一层新的地址空间，即客户机物理地址空间 (Guest Physical Address, GPA)，该地址空间并不是真正的物理地址空间...VPID（VirtualProcessor Identifiers，虚拟处理器标识），是在硬件上对TLB资源管理的优化，通过在硬件上为每个TLB项增加一个标识，用于不同的虚拟处理器的地址空间，从而能够区分开...QEMU有两种工作模式：系统模式，可以模拟出整个电脑系统；另一种是用户模式，可以运行不同与当前硬件平台的其他平台上的程序（比如在x86平台上运行跑在ARM平台上的程序）。...下图显示了QEMU的TCG工作原理： 微代码生成器工作原理 在TCG运行过程中存在一个小缺点，即它无法识别并正确运行自修改代码，因为它没有将修改后的代码页进行标记，再次运行时需要重新翻译

2.2K20

virtio+ovs转发原理和性能分析

在云计算环境下，对计算资源进行了切分，服务器上运行的是一个个虚拟机，虚拟机也要有网卡实现互连互通，但虚拟机的网卡不是物理的，是虚拟的网卡，虚拟的网卡连接到虚拟的交换机上，虚拟的交换机对同一个服务器上的虚拟机之间流量进行转发...在这张图中frontend就是guest kernel中的virtio-net driver，而backend是qemu模拟的virtio-net device。...guest收包流程 guest中的virtio-net driver分配skb，设置到vring上，物理网卡驱动分配sbk设置给网卡，网卡DMA，中断触发，在softirq发现物理网卡绑在桥上，查ovs...考虑到guest中的难度，我觉得公有云上是不现实的，让用户在guest中搞hugepage和dpdk pmd难度很大，而且目前没有配套的成熟用户态协议栈，修改一下假设guest是最普通的guest，相比...数据搬运就是硬件直接DMA到qemu进程或者ovs-dpdk进程中，进程在虚拟地址空间中分配内存，交给硬件的地址都是进程的虚拟地址。

3.1K21

从零手写操作系统之RVOS环境搭建-01

通过使用 QEMU virt 平台，开发人员可以在不需要实际硬件的情况下进行 ARM 架构相关软件的开发和测试工作，极大地提高了开发效率和灵活性。...在 QEMU 中，所有的设备都被虚拟化为统一的地址空间，并通过内存映射来访问这些设备。这样，操作系统和应用程序可以使用统一的编程接口和地址空间访问不同的设备，而不需要关注实际的物理硬件细节。...这样可以在虚拟环境中进行串口编程和调试，以确保代码在实际环境中正常工作。 需要注意的是，QUME是一个软件工具，它提供了对串口功能的模拟和仿真，但并不直接与硬件设备通信。...因此，在实际使用中，QUME可以作为开发、测试和调试串口通信应用程序的有用工具，但在实际的硬件系统中，需要使用NS16550A芯片或其他串口硬件来实现真正的串口通信。...通过禁用中断，就是告诉串口不要触发和处理这些中断事件。这样可以避免在初始化期间由于中断的发生而引起的干扰和错误。 禁用中断不会影响串口的数据传输功能，它仅仅是关闭了中断的触发和处理机制。

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xv6(18) 控制台输入输出

所以关于实验环境要捋清楚，虚拟机运行在真实的物理机器上，$qemu$ 运行在虚拟机上，$xv6$ 运行在 $qemu$ 模拟出来的机器上(如果是其他实验环境另论) 回到控制台，因为多了一个串口通信，所以其实控制台的输入有两个来源...键盘控制器 键盘控制器(i8042)，不在键盘内部，被集成在南桥芯片上。主要接收键盘编码器发来的键盘扫描码，做一些处理(比如第二套扫描码转第一套)，然后触发中断通知 CPU 来读取扫描码。...控制寄存器： 通过写 0x64 端口来向控制器发送命令，注意是向控制器本身发命令而不是向硬件设备键盘发命令，对于键盘的控制就是通过控制器来间接控制，所以只需要操作键盘就是了。...所以使用键盘控制输入时重要的是按键，而不是键弹起，所以只要按键对了，怎样弹起并不重要。 一直按着某个键时会一直触发键盘中断，若是普通的字符键，电脑屏幕可能会出现一直打印某个字符的现象。...只要对参数在栈里面的布局情况比较清楚，要实现变长参数也不是什么困难的事情。其关键点是至少有一个固定参数且这个固定参数在栈中的位置能够确定下来。

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【前沿技术】啥叫实时虚拟化？

PREEMPT_RT 内核 实时的重点是准确性，精确性，而不是速度。实时工作是那些没有及时处理工作就会致命的工作，例如电信设备里的坏音，股票交易中的机会错失，航空机械中的火箭爆炸。...比如，某个驱动程序可能会关闭中断而阻断高优先级的程序的调度。非实时内核中的自旋锁也是另外一个潜在的原因，因为 linux 在持有自旋锁的同时不能进行 schedule() 调度。...目前应该解决的主要三件事是：把 non-raw 自旋锁转为优先级继承互斥锁，把中断处理真正放在线程中运行以便实时任务可以抢占他们，和支持抢占的 RCU(Read-Copy Update，读取-复制更新)...在实验室里，实时虚拟化成型后，转移它们到数据中心需要一些额外的工作。成百上千的虚拟机和大量的异构网络，它们中的一些是实时的，另外一些不是，这需要管理和灵活计费。...然而， Kiszka 还计划着再看看更低的栈;最新的芯片有功能消除中断延迟，当直接分配设备给虚拟机的时候，不涉及到管理程序而直接路由中断，另外，Kiszka 过去的工作[PDF]让 QEMU 可以模拟实时设备并可以使其在未来恢复

2.6K40

(转)为什么计算机的学生要学习Linux开源技术

目前的 Linux 人才看似很多，刚从学校毕业没什么编码经验的学生也可以很快写个小驱动，看似门槛很低，但是真正能够从系统层面解决问题，做了工作不用别人搽屁股的高端人 才很少。...法布里斯·贝拉 是一位法国著名的计算机程序员，因 FFmpeg 、Qemu 等项目而闻名业内。 他也是最快圆周率算法贝拉公式、TCCBOOT 和 TCC 等项目的作者。...在高中就读期间开发了著名的可执行压缩程序 LZEXE ，这是当年 DOS 上 第一个广泛使用的文件压缩程序。...会真正地理解，当按下键盘上的一个按键时，这背后发生了什么样的故事和演变。...还可以进一步研究，一个程序执行时的细节，它怎么能够在屏幕上打印出来一个 “Hello, World!”，这需要什么样的支持，这个背后的硬件、操作系统以及应用程序做了什么样的工作？

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Linux系统驱动之最简单的LCD驱动_基于QEMU

驱动_基于QEMU 本节视频对应源码在GIT仓库中，位置如下(这2个文件是完全一样的)： doc_and_source_for_drivers\STM32MP157\source\A7\03_LCD\02...注意： 使用QEMU不是必须的 QEMU只是提供另一个角度的学习方法，比如： LCD驱动：使用QEMU可以时，可以简化硬件的操作 中断子系统：可以跟踪调用过程 你可以只看QEMU相关的视频，不使用...QEMU来操作 在真实的开发板上讲解的内容，会覆盖QEMU视频的知识 1....为什么要用QEMU Linux驱动 = 驱动框架 + 硬件操作。 如果硬件操作足够简单，我们就可以把精力放在驱动程序的框架上，这才是Linux的核心。...如果你换了芯片，这些工作又得重来一次。 如果你本身已经对阅读芯片手册很熟悉，对硬件操作很熟悉，那么学习时没必要把时间浪费在这方面。

2.8K10

MIT_6.S081_xv6.Information 4:Interrupt&Device Manage

,这些程序让设备执行操作,并且处理设备引起的中断,并且与因为设备I/O而被阻塞的进程.设备驱动程序往往非常难设计,因为设备和设备驱动程序是一起工作的,而且编写设备驱动程序需要对硬件接口有着深入的了解,这一点往往非常难...程序会通过read这个系统调用来获得控制台输入.综合起来就是 QEMU模拟的UART硬件->操作系统的内核->用户程序的read系统调用....在实际的电脑中,16550芯片会管理RS232这个串行链路来连接到其他终端,在QEMU中,这个模拟的芯片连接你的键盘和屏幕....时钟中断 RISC-V的CPU在一定的时间段就会触发一次时钟中断,RISC-V希望时钟中断能在M态处理而不是在S态处理.xv6选择在一个特殊的方法来处理时钟中断....在start.c中,我们设置了把所有中断都放在S态进行处理.但是我们在timeinit函数中创建了一个专属于时钟中断的处理模式.主要有几点: 配置了CLINT硬件,这个硬件会在一定间隔时间触发一次中断.

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hypervisor kvm_docker vmware

第一种，类型 1 管理程序，是那些在裸机硬件上本机运行的管理程序。 第二种，类型 2，是在另一个操作系统（在裸机上运行）的上下文中执行的管理程序。...5. hypervisor的组成元素 因此，虚拟机管理程序（无论类型如何）只是一个分层的应用程序，它将机器硬件从其来宾中抽象出来。 通过这种方式，每个客户看到的是一个虚拟机，而不是真正的硬件。...中断必须由管理程序唯一处理，以处理实际中断或将虚拟设备的中断路由到客户操作系统。管理程序还必须处理来宾中发生的陷阱或异常。 （毕竟，来宾中的故障应该停止来宾而不是管理程序或其他来宾。）...I/O 请求通过主机内核映射到在主机（管理程序）上执行的 QEMU 进程。 KVM 在 Linux 环境中作为主机运行，但支持大量的客户操作系统，提供底层硬件虚拟化支持。...例如，来宾不能禁用中断，因此这些请求在主机操作系统中执行。您还将找到为来宾实现设备抽象的总线以及一组实现控制台、虚拟块驱动程序和虚拟网络驱动程序（允许与其他来宾通信）的简单驱动程序。

60510

嵌入式编程中使用qemu能够做什么？

一些github上的好用学习型的项目也会对qemu进行支持，用RUST语言在arm上的编程，即使手上没有很好的硬件的条件，也能够去学习RUST语言在嵌入式编程上的使用。...在进行rtos的开发过程中，经常会采用qemu作为调试工具，进行龙芯、树莓派、riscv相关的开发和验证工作。...在rtos中，比较关键的是上下文的切换，通过对寄存器信息的保存和恢复，另外就是中断的处理，能够很好的理解架构的底层编程方式。...上图是在qemu的rt-thread/bsp/raspberry-pi/raspi3-64中编译的固件在qemu上的运行效果，基本上完成对aarch64体系架构中的栈帧、中断、mmu的支持，以及外设部分...用软件模拟硬件的操作行为，本质上来说和实际的硬件操作区别不大，因为在嵌入式编程中，最底层的指令集的行为已经在qemu中实现的很好了，硬件模拟方面，qemu也大致能够模拟操作寄存器后，处理器的行为，这些在对

1.5K20

虚拟化与云计算技术硬核内幕 (20) —— 时间管理大师(下)

这就是所谓的“超分配”。 在Linux自带的KVM中，超分配实际上是默认的方式。...在Linux侧，KVM中，每一个VM就是一个用户空间的QEMU进程，而分配给VM的vCPU就是该QEMU进程的一个线程Thread。...而VM2，采取了“时间管理大师”的方式进行调度，如图，VM2的vCPU0和vCPU1，对应的QEMU线程在同一个硬件HT上运行，CPU会利用时分复用的方式调度两个QEMU的线程，也就是将一个硬件HT作为...看到这里，大家可能会有一个疑问：VM上的vCPU是运行了包括GuestOS本身在内的多任务的，而它又只是QEMU的一个线程，这不是矛盾的吗？这个线程实际上到底会让物理CPU的HT执行什么样的指令呢？...如果这个vCPU是超分配出来的，也就是对应的QEMU线程会与其他VM的vCPU共用一个HT，那么，在系统的时钟中断中，会无条件切断虚拟机vCPU在这个HT上的运行，并引发VM Exit，中断处理程序会做下面这些事情

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深入理解SR-IOV和IO虚拟化

作者 介绍 Leo Hou,目前就职于IC行业某硬件数据加速独角兽企业，从事虚拟化方向，聚焦于基于QEMU/KVM的IO虚拟化和系统虚拟化，主要负责虚拟化相关方案和团队建设。...图1.2 二、SR-IOV原理 2.1 硬件实现 2.1.1 SR-IOV基本结构 SR-IOV是在PCIe规范的基础上实现的，SR-IOV协议引入了两种类型功能的概念：物理功能 (Physical Function...三、基于SR-IOV的IO虚拟化 3.1 基于QEMU/KVM的PCIe设备直通框架 在QEMU/KVM的虚拟化架构下，PCIe设备直通的软硬件系统架构由下往上有如下几部分（见图3.1）： l PCIe...设备的MSI/MSI-X等)拦截下来判断是否为重映射中断，如果是重映射中断会通过查询中断映射表（Interrupt Remapping Table Entry）找到真正的中断路由信息然后发送给物理CPU...3.1.3 QEMU/KVM PCI设备直通 QEMU/KVM 的PCI设备直通QEMU的核心工作主要有两部分： 1） 读取PCIe设备信息 通过VFIO接口读取PCIe设备的配置空间和DMA信息， 2

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如何在树莓派2上移植rt-thread操作系统

1.准备工作 硬件 1.树莓派2开发板(如果没有,可以直接用qemu替代)。 软件 1.window上可以采用rt-thread提供的env工具。...由于树莓派2的芯片采用bcm2835，里面有4个核在工作，所以只能让一个核工作，其他三个核睡眠。然后关闭mmu，分配栈空间，清除bss段。此时可以跳转到C语言去执行相关的逻辑操作了。...对于这部分来说，需要自己实现一个timer中断。在实体硬件上，我们可以采用的是树莓派内部自带的一个名为SP802的时钟模块产生的中断，但是qemu并没有实现，只实现gtimer。...所以为了保证硬件和qemu都能运行，实验中采用的是gtimer。 2.4.上下文切换 如果要实现中断现场的返回和线程切换现场的返回，少不了上下文切换的逻辑，也就是context。...QEMU运行 如果此时电脑上已经装了qemu，那么直接启动脚本即可正常运行了。 ? 此时表示系统正常运行成功。 树莓派2硬件运行 ? 连接树莓派用USB转TTL模块。

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Qemu 简述

，Qemu 将这些指令转译给真正的硬件。...正因为 Qemu 是纯软件实现的，所有的指令都要经 Qemu 过一手，性能非常低，所以，在生产环境中，大多数的做法都是配合 KVM 来完成虚拟化工作，因为 KVM 是硬件辅助的虚拟化技术，主要负责 比较繁琐的...从本质上看，虚拟出的每个虚拟机对应 host 上的一个 Qemu 进程，而虚拟机的执行线程（如 CPU 线程、I/O 线程等）对应 Qemu 进程的一个线程。.... */ } } // 这里的退出并不一定是虚拟机关机， // 虚拟机如果遇到 I/O 操作，访问硬件设备，缺页中断等都会退出执行， // 退出执行可以理解为将 CPU 执行上下文返回到 Qemu。...创建虚拟机 使用qemu-img创建虚拟机镜像 虚拟机镜像用来模拟虚拟机的硬盘，在启动虚拟机之前需要创建镜像文件。

3.4K61

云存储硬核技术内幕——(35)

我们知道，Linux下，KVM虚拟机的IO设备，实际上有三种工作方式： 纯模拟方式，通过软件模拟现实中不存在的硬件； 半模拟方式，在GuestOS内核中安装虚拟化硬件的前端(Frontend)驱动，同时在宿主机的...常见的Ceph RBD和腾讯云的CBS驱动就是这种工作方式，在虚拟机中可以看到存储卷/dev/vd*，就是Frondend驱动识别出来的虚拟卷设备； 硬件虚拟化，让PCIe设备支持SR-IOV，虚拟化为多个设备...我们刚才提到，在KVM虚拟出的虚拟机中，挂载的云存储卷的设备名一般为vd*, 如vda, vdb, vdc... 而挂载在本地的硬盘设备名一般为sda, sdb......，去队列取命令； NVMe控制器执行写入命令； NVMe控制器向写完成队列反馈写成功消息，同时消耗一个队列令牌； NVMe控制器发起PCIe的MSI-X中断； 操作系统处理MSI-X中断，在中断处理例程或...Linux的中断下半部中，处理写成功消息； 操作系统通过写NVMe控制器的PCIe配置空间，将写成功消息队列令牌返回给NVMe控制器 显然，在虚拟化系统中，步骤2/6/8都会产生VM_EXIT，也就是造成了性能提升的卡点

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