xen架构与源码分析ppt课件.ppt

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1、xen架构与源码分析xen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 Xen启动过程 关注点 下周计划xen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 Xen启动过程 关注点 下周计划Xen-3.4.0/ buildconfigs/ config/ docs/ extras/ stubdom/ tools/ unmodified_drivers/ xen/ .bk-to-hg .hg_archival.txt .hgignore .hgtags .hg-to-bk .rootkeys Config.mk Copying install.sh Makefile REA

2、DMExen源码概览 buildconfigs/ config/ 该文件夹下包含在多种操作系统下编译xen的配置参数设置文件。 docs LaTEK格式的Xen文档以及man文档xen源码概览 extras/ - mini-OS，内含可运行在Xen DomainU的微操作系统 stubdom/ IOEMU Stub DomU, PV-GRUB Stub DomU, 以及创建新的stub domainU的示例代码。 tools/ 用于支持或增强xen监控器的工具集合xen源码概览 unmodified_drivers/ Linux 2.6 驱动程序 xen/ Xen监控器内核xen-3.4.0/

3、xen arch/ 架构相关，函数实现 common/ 公用 crypto/ 加解密 drivers/ 驱动 include/ 头文件目录, 函数定义 tools/ 工具 xsm/ 安全模块 COPYING Makefile Rules.mk make配置规则xen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 MMU CPU IO VMX Xen启动过程 关注点xen-Xen and the Art of Virtualization Revisited, Ian Pratt, Citrix Systems IncXen源码分析 虚拟化四个核心技术MMU虚拟化CPU虚拟化事件通道I

4、O虚拟化 硬件支持VMX技术xen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 MMU xen内存管理 Guest内存管理 CPU IO VMX Xen启动过程 关注点MMU /xen/include/asm-x86/config.h /xen/include/mm.h /xen/arch/x86/mm.c /xen/include/asm-x86/p2m.h /xen/include/public/memory.h /xen/common/memory.c /xen/include/public/xen.hXen-guest内存分配/隔离分页机制，分段机制分页机制，分段机制地址转

5、换e.g. xen内存 /xen/include/asm-x86/config.h 最高168M给xen专用e.g. Guest内存 /xen/include/asm-x86/p2m.h 伪物理内存模型Machine Page NumberPseudo-Physical Page Numberxen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 MMU CPU IO VMX Xen启动过程 关注点CPU /xen/arch/x86/irq.c /xen/include/xen/irq.h /linux*/include/linux/Interrupt.h /xen/arch/x86/

6、trap.c /xen/include/asm-x86/processor.h /xen/include/asm-x86/desc.h /xen/include/xen/sched.h /xen/include/xen/timer.h /xen/common/timer.c /xen/arch/x86/time.c /xen/include/public/xen.h /linux*/arch/i386/kernel/time-xen.c /xen/include/public/vcpu.h /xen/include/asm-x86/domain.h /xen/include/public/ar

7、ch-x86/xen.h /xen/arch/x86/setup.c /xen/common/domain.c /xen/common/schedule.c /xen/include/xen/sched-if.h中断中断/异常处理异常处理时间时间/计时器计时器VCPU及其调度xen架构与源码分析 xen架构实现与源码分析 MMU CPU 物理中断 虚拟中断 异常处理 xen异常处理 Guest异常处理 IO VMXxen架构与源码分析 xen架构实现与源码分析 MMU CPU 物理中断 虚拟中断 异常处理 xen异常处理 Guest异常处理 IO VMX物理中断处理 /xen/arch/x86

8、/irq.cXen自行处理两个中断:- 串口中断+计时器中断Guest处理中断-利用异步通信机制 xen-guest-通知所有注册该中断的GuestOS物理中断向量表 /xen/arch/x86/trap.c 定义IDT /xen/include/asm-x86/processor.h /xen/include/asm-x86/desc.hIDT初始化 /xen/arch/x86/boot/x86_32.S 第一次初始化 /xen/arch/x86/i8259.c 第二次初始化xen架构与源码分析 xen架构实现与源码分析 MMU CPU 物理中断 虚拟中断 异常处理 xen异常处理 Gues

9、t异常处理 IO VMX虚拟中断 /xen/include/public/xen.h VIRQ定义虚拟中断，8种 （3个局部vcpu，5个全局中断）虚拟中断 /linux-*/drivers/xen/core/evtchn.c L101 IRQ VIRQ 映射 /xen/common/event_channel.c Xen发送中断通知xen架构与源码分析 xen架构实现与源码分析 MMU CPU 物理中断 虚拟中断 异常处理 xen异常处理 Guest异常处理 IO VMX异常处理xen xen内核异常处理 IDT中0-31的中断向量+hypercall（0 x82） 重要源文件 /xen/a

10、rch/x86/traps.c /xen/arch/x86/x86_32/entry.S /xen/include/asm-x86/processor.h异常处理Guest Guest内核异常处理 VIDT，Guest OS自行处理异常 一旦domain不运行，对应VIDT被删除 重要源文件 /xen/include/public/arch-x86/xen.h /linux-*/arch/i386/kernel/traps-xen.c /xen/arch/x86/traps.c /xen/include/asm-x86/domain.h /xen/arch/x86/x86_32/entry.S

11、xen异常处理 /xen/arch/x86/traps.c 将处理程序插入IDT表项xen异常处理 /xen/arch/x86/traps.cxen异常处理 /xen/arch/x86/traps.c 初始化IDT hypercall 双重错误 NMI延迟xen异常处理 /xen/arch/x86/traps.c 初始化IDT hypercall 双重错误 NMI延迟e.g. INT3 /xen/arch/x86/x86_32/entry.S TRAP_int3为中断向量 定义在/xen/include/asm-x86/processor.h L87-110 hanlde_exception

12、定义在/xen/arch/x86/x86_32/entry.S 保存寄存器-调用C语言处理函数-退出处理函数e.g. INT3 /xen/arch/x86/x86_32/entry.Se.g. INT3 /xen/arch/x86/x86_32/entry.S do_int3由C语言实现 /xen/arch/x86/traps.c xen架构与源码分析 xen架构实现与源码分析 MMU CPU 物理中断 虚拟中断 异常处理 xen异常处理 Guest异常处理 IO VMXGuest异常处理 初始化VIDT Guest OS可直接使用xen的IDT表处理异常，也可以使用自己的VIDT自行处理异常

13、 GuestOS启动时会将自己的异常表发送给xen，注册到VCPU相应的数据结构。 重要源码 /xen/include/public/arch-x86/xen.h: struct trap_info /linux*/arch/i386/kernel/traps.xen.c: trap_init()注册到xen /xen/arch/x86/traps.c: do_set_trap_table() 完成VCPU注册Guest异常处理 处理流程 domain内部异常 xen捕获/识别 xen在Guest中创建异常栈框 交由Guest处理 /xen/arch/x86/traps.c系统调用 快速异常处

14、理程序 Fast Handler 重要源码 /xen/include/public/arch-x86/xen.h /linux-*/arch/i386/kernel/traps-xen.c /xen/arch/x86/traps.c /xen/include/asm-x86/domain.h /xen/arch/x86/x86_32/entry.S系统调用 快速异常处理程序 Fast Handler /xen/arch/x86/x86_32/traps.c Void init_int80_direct_trap(struct vcpu *u) VCPU中int80_desc成员 当GuestO

15、S中产生系统调用时，将会直接调用该描述符中记录的处理程序，而不需要由xen处理 /xen/include/asm-x86/domain.hxen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 MMU CPU IO VMX Xen启动过程 关注点 xen校验domain0 MMU监控：进程页/段的完整性 CPU监控：Hypercall/system_call校验发起对象 IO监控：校验发起对象IO设备虚拟化 /xen/include/public/io/ring.h /xen/include/public/io/blkif.h /linux*/drivers/xen/blkfront/

16、blkfront.c /xen/include/public/io/netif.h /xen/include/public/io/xs_wire.h /linux*/drivers/xen/xenbus/xenbus_xs.c /xen/include/public/io/xenbus.h /linux*/drivers/xen/xenbus/xenbus_probe.c /linux*/drivers/xen/blkback/xenbus.cIO环环事件通道授权表授权表xenstore和xenbus设备模型 仿真设备模型 Qemu 直接分配设备模型 IOMMU 虚拟设备模型 半虚拟化 修改g

17、uestOS，性能最好 前端后端设备驱动分离 页面共享设备模型 仿真设备模型 Qemu 直接分配设备模型 IOMMU虚拟设备模型 半虚拟化 修改guestOS，性能最好 前端后端设备驱动分离 页面共享设备模型 虚拟设备模型 半虚拟化 设备IO环 生产者消费者通讯方式 事件通道 一位表示一个事件，虚拟的“硬件中断” 授权表 Domain之间共享内存，授权表记录权限 xenstore 树状数据库，存放虚拟机的配置数据。 xenbus 数据交换中心，为设备读写的前后端提供安全通道。设备IO环 /xen/include/public/io/ring.h IO环定义文件 /xen/include/pub

18、lic/io/blkif.h 块设备IO接口 /linux*/drivers/xen/blkfront/blkfront.c 块设备前端 /xen/include/public/io/netif.h 网络设备IO接口xenstore & xenbus xenstore /xen/include/public/io/xs_wire.h /linux*/drivers/xen/xenbus/xenbus_xs.c xenbus /xen/include/public/io/xenbus.h /linux*/drivers/xen/xenbus/xenbus_probe.c /linux*/driv

19、ers/xen/blkback/xenbus.cxen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 MMU CPU IO VMX Xen启动过程 关注点 xen校验domain0 MMU监控：进程页/段的完整性 CPU监控：Hypercall/system_call校验发起对象 IO监控：校验发起对象VMX技术 /xen/include/asm-x86/hvm/*VMCS初始化初始化陷入事件处理程序VMCS的设置 VMCS定义/创建/设置 /xen/include/asm-x86/hvm/vmx/vmcs.hxen架构与源码分析 xen源码概览 xen架构实现与源码分析 Xen启动

20、过程 三个启动阶段 _start_xen() 关注点Xen启动 三个启动阶段 /xen/arch/x86/boot/head.S 初始化页表，解析早期命令行参数等工作 /xen/arch/x86/boot/trampoline.S 读取内存，磁盘，视频信息 进入保护模式装入新的GDT(gdt_table) /xen/arch/x86/boot/x86_32.S 启动第三阶段 调用_start_xen （/xen/arch/x86/setup.c）参考：http:/ _start_xen 获取命令行参数 从mod指向的module_t数组的第一个元素中取出kernel的启动参数。默认第一个是内核，第二个是initrd。 /xen/arch/x86/setup.c参考： http:/ _start_xen 加载dom0下周计划 考察xen启动函数。在dom0加载运行之前实现简单的校验函数：计算校验和并输出。 后续再完善/扩展校验功能。参考资料 xen虚拟化技术 石磊，邹德清 head.s解析http:/ _xen_start()解析http:/