내부 소개
====================================
1
2 KVM
2.1 KVM
2.2 KVM vcpu
2.3 KVM IO
2.3.1 IO
2.3.2 VirtIO
3 KVM-IO
3.1 Virt-IO
3.2 (Direct Assign)
3.3
===================================
1
、MMU(Memory Map Unit) IO 。
(Ring ) ， ， ， 。 Ring ， ：Guest [1]， 。 Guest ， ， Guest 。Guest Host 。 ， （Virtual Machine Monitor) (Intel VMCS, AMD VMCB) Guest Host ， 。
MMU 。 ，Guest ， ：
Guest -> Guest -> Host
^ ^
| |
MMU1 MMU2
MMU1 (Shadow paging vTLB) (Intel EPT、AMD NPT)。MMU2 。
IO ， VMM Guest IO ， 。 ， ( Intel VT-d)， Guest ， 。
[1]X86 ， Guest non-root operation， root operation， host 。
2 KVM
KVM Linux ， VMM 。 MMU ， Guest IO ( Port IO mmap IO) 。 IO ， QEMU 。QEMU IO ， Host ， Host IO 。 ：
+--------------+ +--------+
| Qemu | | |
| | | |
| +---+ +----+| | Guest |
| |vHD| |vNIC||<-----+ | |
| +---+ +----+| | | |
+--------------+ | +--------+
^ | ^
| syscall |IO stream |
| via FDs | |
+----|----------------|------------|--------+
| | | v |
| v | +----------+ |
| +--------+ +------>| | |
| |drivers |<--+ | kvm.ko | |
| +--------+ | +----------+ |
| ^ | Host kernel |
+----|----------|---------------------------+
v v
+--------+ +---+
| HDD | |NIC|
+--------+ +---+
1
Host ，KVM Guest ， kill、top、taskset Guest。 Guest ， Guest 。
Qemu ，KVM ， KVM ，Guest (VM) (VCPU)。 ，Qemu IOCTL ， KVM 。 ，Qemu ， CPU MMU kvm.ko 。
2.1 KVM
KVM (Qemu) /dev/kvm， open ioctl KVM ，Guest (fd_vcpu[N]), Guest (fd_vm), KVM (fd_kvm)。 Guest vcpu， vcpu Host 。
Qemu Guest ， /dev/kvm fd_kvm fd_vm， fd_vm Guest “ ”mmap Qemu ， vcpu[N] ， fd_vcpu[N]。 Qemu fd_vcpu mmap KVM 。 ( shared) kvm.ko ， Guest IO ， ， ， 。Qemu ， ， Guest IO Host 。 Guest Qemu ，Qemu Guest 。 ：
+----------+ | +--------+
| Qemu | Host user | | |
| | | | |
| | | | Guest |
| +------+| | | user |
| |shared|| | | |
| +------+| | | |
| ^ | | | |
+-------|--+ | | |
| | | | |
fds| | | | |
------|---|---------------| |--------|
| | | | |
v v Host kernel | | Guest |
+---------+ | | kernel |
| | | | |
| kvm.ko |----+ | | |
| | |fd_kvm | | |
+---------+ | | +--------+
v ^
+----+ fd_vm |
|vmcs|----+--------------
+------+ +----+ | +------+
| host | | | Guest|
| mode | |fd_vcpu | mode |
+------+ | +------+
^ v ^
| +-------+ |
| vm exit | Phy | vm entry|
+-------------| CPU |---------+
+-------+
2
vm-exit host ， kvm Qemu 。vm-entry Guest ， Guest 。 ，Qemu kvm.ko ， kvm.ko vmcs ， Guest 。 fd_kvm Qemu KVM ， KVM ， 、vcpu 。fd_vcpu ， Guest mode ( ， 、 、 )， Qemu fd_vcpu mmap KVM 。fd_vm Qemu Guest ， Guest 。
2.2 KVM vcpu
，KVM vcpu host 。 Qemu ， loop ：
for (;;) {
kvm_run(vcpu);
switch (shared_data->exit_reason) {
...
case KVM_IO:
handle_io(vcpu);
break;
case KVM_MMIO:
handle_mmio(vcpu);
break;
...
}
}
Guest vcpu 。 Guest vcpu ， Host ， vcpu ：Host user/Host kernel/Guest， 。 vcpu ：
Host user | Host kernel | Guest mode |
| | |
| | |
+->kvm_run(vcpu)-------+ | |
| | v | |
| | +->vm entry----------+ |
| | | | v |
| | | | Execute |
| | | | Natively |
| | | | | |
| | | vm exit<----------+ |
| | | | | |
| | | | | |
| Yes | | v | |
| +----------------I/O ? | |
| | | | | No | |
| | | | | | |
| | | | v | |
| v Yes | | Signal | |
+--Handle IO<---------Pending? | |
| | | No | |
| +----+ | |
3
， host ps vcpu 。
2.3 KVM IO
2.3.1 IO
， PCI 。PCI PCI ， 。 Port ， VMM Guest PIO MMIO ， 。 VMM Guest。 ：
+-----------------------------------+
| +--------------+ |
| | PCI config | +----------+ |
| +--------------+<--->| driver | |
| +--------------+<--->| | |
| | Device memory| +----------+ |
| +--------------+ ^ |
| ^ | |
+-------|--------------------|------+
| | vINTR via VMM
PIO/MMIO via VMM| +----------+
v |
+------------------------+
| +--------+ +--------+ |
| | PCI | | Device | |
| | config | | memory | | Virtual Device
| +--------+ +--------+ |
+------------------------+
|
v
+------------+
|host driver |
+------------+
4
。 ， Guest 。 cycle 。 Guest ， IO ， ：
+----------------+
| |
| +-----------+ |
| |para-driver| |
| +-----------+ |
+-------^--------+
|
| new I/O interface via VMM
v
+---------+
|Virtual |
|device |
+---------+
|
v
+------------+
|host driver |
+------------+
5
KVM virtio IO 。
， Guest。 ( remmappable MSI )， CPU ， VT-d 。 ， DMA Remapping， DMA Guest Host ， Remapping， remappable VMM ， IRT(Interrupt Remapping Table) vcpu 。
PC ， ( root-complex) CPU、 。 DMA Remapping Remapping 。 ：
+-------------+
|cpu0, cpu1...|
+-------------+
^
| <-- System Bus
| |
v v
+---------------------+
| North Bridge |
| | +--------+
| +--------+ |<----->| Memory |
| | vt-d | | +--------+
| +--------+ |
+---------------------+
^ ^
| |
v v
+--------+ +--------+
| PCI-e | | South |<-----> PCI legacy devices...
| device | | Bridge |
+--------+ +--------+
6
， MSI PCI/PCI-e Guest。 PCI-e ， Guest。 PCI Guest。KVM PCI-e/PCI 。
2.3.2 VirtIO
VirtIO Guest Qemu IO 。Guest VirtIO 。 Guest mmap Qemu ，VirtIO (para-virtualized) Guest IO 。 ，KVM VirtIO Guest VirtIO ， ：
+---------------+
| Qemu |
| +--------+ | +-------------------+
| | VirtIO | | | +---------+ |
| | Device | | | | VirtIO | Guest |
| +--------+ | | | Driver | |
+------|--^-----+ | +---------+ |
| | +---|---^-----------+
irqfd | | PIO | |
fd_vm | |ioeventfd | |vInterrupt
---------|--|------------------|---|------------
v | v |
+----------+ +--------------+ Host
| eventfd |<------->| KVM.ko | kernel
| core | | |
+----------+ +--------------+
7
，Guest VirtIO port Qemu VirtIO IO 。 irqfd IOCTL fd_vm Guest IO 。irqfd ioeventfd KVM eventfd ， IO ( IO vcpu )。 PIO MMIO，
KVM PIO MMIO。
3 KVM-IO
3.1 Virt-IO
1 ，Guest IO Qemu Host IO Host 。 IO ， Qemu 。
Linux vhost Virt-IO ， IO 。 ：
+-------------------+
| +---------+ |
| | VirtIO | Guest |
| | Driver | |
| +-----+---+ |
+---|---^-----------+
PIO | |
| | vInterrupt
------------------------------|---|--------------
v |
+----------+ +--------------+ Host
| Vhost |<------->| KVM.ko | kernel
| net | | |
+----^-----+ +--------------+
|
|
+---v----+
| NIC |
| Driver |
+--------+
8
KVM Qemu 。 vhost 。
3.2 (Direct Assign)
， PCI Guest， VMM-bypass， 。 KVM DMA remapping ， Guest。 ：
+----------------+
| Guest |
| +---------+ |
+-------->| | Driver | |
| | +---------+ |
| +------------^---+
D | | |
M | DMA Req.| | vINTR
A | | |
| +-------|-------|----------+
O | | v KVM | |
p | | +------------------+ |
e | | | DMA remmapping | |
r | | | | |
a | | | INTR remmapping | |
t | | +-----------^------+ |
i | +-------|-------|----------+
o | | | INTR
n | v |
| +---------+
+------------->| Deivce |
+---------+
9
Guest ( KVM )， ， IO KVM 。 ，IO Qemu/KVM ， IO 、 KVM remapping 。
3.3
， Guest ， m n (n < m)。 ， Guest; n m Guest(n < m)。 ， KVM ， ：KVM ( Guest)， 。 ：
| KVM |
| Device context |
| queue |
+------+ | +-+ |
|Guest |---------->| | |
-------+ | +-+ |
| | |
+------+ | +-+ |
|Guest |---------->| | +----------+ |
+------+ | +-+ | Device | |
| | | Scheduler| |
+------+ | +-+ +----------+ |
|Guest |---------->| |-----+ |
+------+ | +-+ | |
| +--v--------+ |
| Current--->+--+ DM | | +-----+
| Context | +--+------------->| NIC |
| +-----------+ | +-----+
| |
10
，Device Modle(DM) remapping ，Device Scheduler 。 ， ， 、 、 IO 。 ， SR-IOV ， ， ( ， ) PCI ， ， ( ， ， )。
：
1[ ] qemu-kvm. git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/qemu-kvm.git
2[ ] Linux-2.6{/virt/kvm/*, arch/x86/kvm/*, drivers/virtio/*, drivers/block/virtio_blk.c, drivers/vhost/*}
3[ ] Intel® Virtualization Technology for Directed I/O
4[ ] Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual 3B.
5[ ] Towards Virtual Passthrough I/O on Commodity Devices. 2008.
6[ ] kvm: the Linux Virtual Machine Monitor. 2007.
7[ ] virtio: Towards a De-Facto Standard For Virtual I/O Devices. 2008
8[ ] High Performance Network Virtualization with SR-IOV. 2010.
9[ ] QEMU, a Fast and Portable Dynamic Translator. 2005.이 내용에 흥미가 있습니까?
현재 기사가 여러분의 문제를 해결하지 못하는 경우 AI 엔진은 머신러닝 분석(스마트 모델이 방금 만들어져 부정확한 경우가 있을 수 있음)을 통해 가장 유사한 기사를 추천합니다:
거품 정렬 최적화 알고리즘 (자바)기본 적 이 고 질서 있 는 데이터 에 대해 최 적 화 된 거품 정렬 을 사용 하 는 것 이 가장 좋 은 선택 이다. 그 는 데이터 가 질서 가 있 는 것 을 발견 한 후에 정렬 을 끝 낼 것 이다. 코드 는 다음 ...
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