VirtualMachine 的第一条指令是如何获取的（在 KVM-QEMU 中）答案

【问题标题】：How is the first instruction of VirtualMachine is fetched (in KVM-QEMU)VirtualMachine 的第一条指令是如何获取的（在 KVM-QEMU 中）
【发布时间】：2016-11-26 11:08:21
【问题描述】：

我是 SO 和 X86 VMX 的新手。我正在X86上学习KVM-QEMU，我想知道如何获取VM的第一条指令的详细信息，以便VM可以开始运行。有 KVM API 可以配置和注册一组内存作为 VM 的物理内存，然后将 guest_RIP 设置为 AAA（例如）。我不知道何时调用 VMLaunch（使用正确配置的 VMCS），CPU 如何从 VMCS 中的 RIP 获取指令，是否通过一些地址转换过程，因此应正确设置 guest_CR3 以指向主机为客人分配的内存？谢谢

【问题讨论】：

这个问题是不是太傻了，还是答案很直接，没人愿意回答？
嗨@wangt13，你还在寻找这个问题的答案吗？如果是这样，我可以尝试用 QEMU 来解释它，以及 QEMU 和 KVM 是如何尝试做这个活动的。
@Arnabjyoti，如果你能分享你的答案，我将不胜感激。

标签： x86 virtualization

【解决方案1】：

我将在 QEMU 的上下文中解释这一点，以及启用 KVM 加速器时 QEMU 是如何运行的。

您可能知道，在 kvm 下，虚拟机是通过打开设备节点 /dev/kvm 来创建的。来宾将拥有自己的内存，并且通常与创建它的用户空间进程分开。所以基本上 kvm 被构造为一个相当典型的 Linux 字符设备——你使用ioctl()s 来创建、运行、修改参数、分配内存以及读写虚拟机的 VCPU 寄存器。因此，初始设置将通过各种ioctl()s 完成，这些ioctl()s 将设置 KVM 以供进一步使用。

就QEMU代码而言，所有的执行（无论是KVM还是非KVM）都从：

vl.c start of everything

KVM 架构的初始化通过以下函数进行——（从 CPUID 收集 CPU 标志并设置频率等）

kvm_arch_init_vcpu

所有初始化函数完成后，函数do_kvm_cpu_synchronize_post_init 将尝试根据主机CPU 状态同步VCPU 寄存器的初始值。它调用另一个函数， kvm_arch_put_registers 并将 VCPU 设置为 dirty。为什么 VCPU 设置为脏？只有这样，后续函数才会真正初始化 VCPU 寄存器的值。

这个函数kvm_arch_put_registers是获取VMCS寄存器所有初始值的关键。如果你看到它的身体，你就会意识到发生了什么：-

kvm_arch_put_registers

特别关注函数 kvm_getput_regs 和 kvm_put_sregs - 第一个函数将设置 GPRs 和 EFLAGS 的初始值以及EIP/RIP寄存器，而第二个函数将设置初始段寄存器值。

访客页表将植根于 CR3 寄存器。这个页表是如何工作的？

为此，你需要记住，KVM 中的 mmu 只占了一级虚拟化（guest virtual -> guest physical），而不占第二级（guest physical ->主机物理）。初始 RIP 将考虑虚拟地址 - 它将被适当地转换为来宾中的物理地址。但是，要将这个客户物理地址转换为主机物理地址，您需要有一个单独的页表。这是一个影子页表，将与原始页表（将客户虚拟 -> 客户物理转换）结合使用以执行整个转换。

需要同步访客页表与影子页表的状态，这有时会成为一个问题.每当来宾将写入其页表时，也需要对影子页表执行相应的更改。

【讨论】：

非常感谢您的详细解答。如果我的理解有误，请纠正我。启动VM（第一条指令，一般为实模式），KVM需要设置VM内存，将启动代码放入VM的内存中，然后将EIP/RIP设置到第一条指令的地址，最后调用vmlaunch启动虚拟机。
@Wangt13，是的，从高层来看，你是对的。但中间还有很多事情发生。