KVM基本原理及架构七-KVM内核模块中重要的数据结构
KVM7.1 kvmKvm结构体代表一个具体的虚拟机，当通过KVM_CREATE_VM指令字创建一个虚拟机后，就会创建一个新的kvm结构体对象。Kvm结构体中包括了VCPU、内存、APIC、IRQ、MMU、Event事件等相关信息，该结构体主要在KVM虚拟机内部使用，用于跟踪虚拟机状态。
重要的结构体成员说明如下:
[*]struct kvm {
[*] …
[*]struct kvm_memslots *memslots; //KVM虚拟机分配的内存slot，用于GPAàHVA的转换，内存虚拟化使用
[*] …
[*] struct kvm_vcpu *vcpus[KVM_MAX_VCPUS]; //KVM虚拟机中包含的VCPU结构体数组，一个VCPU对应一个数组成员。
[*] …
[*] struct kvm_io_bus *buses[KVM_NR_BUSES]; //KVM虚拟机中包括的IO总线结构体数组，一条总线对应一个kvm_io_bus结构体，如ISA总线、PCI总线。
[*] …
[*] struct kvm_vm_stat stat; //KVM虚拟机中的运行时状态信息，比如页表、MMU等状态。
[*] struct kvm_arch arch; //KVM中跟arch相关的参数。
[*] …
[*]}
[*]
[*]7.2 kvm_run
[*]kvm_run结构体记录了KVM的内部运行状态，如VM-Exit发生的原因等。重要字段说明如下：
[*]
kvm_run结构体记录了VM-Exit发生的原因等。重要字段说明如下：
[*]struct kvm_run {
[*] __u8 request_interrupt_window; //向VCPU注入一个中断，让VCPU做好相关准备工作
[*] …
[*] __u8 ready_for_interrupt_injection; //响应request_interrupt_window的中断请求，当设置时，说明VCPU可以接收中断。
[*] __u8 if_flag; //中断使能标识，如果使用了APIC，则无效
[*] struct {
[*] __u64 hardware_exit_reason; //当发生VM-Exit时，该字段保存了由于硬件原因导致VM-Exit的相关信息。
[*] } hw;
[*] struct {
[*]#define KVM_EXIT_IO_IN0
[*]#define KVM_EXIT_IO_OUT 1
[*] __u8 direction;
[*] __u8 size; /* bytes */
[*] __u16 port;
[*] __u32 count;
[*] __u64 data_offset; /* relative to kvm_run start */
[*] } io; //当由于IO操作导致发生VM-Exit时，该结构体保存IO相关信息。
[*] …
[*]};
7.4 kvm_x86_ops
kvm_x86_ops结构体只包含了针对具体CPU架构进行虚拟化时的函数指针，在kvm-intel.ko和kvm-amd.ko模块中，提供了不同的接口和实现。在KVM初始化和正常运行过程中，将使用相关接口进行实际的硬件操作。主要包括如下几种类型的操作：
üVMM状态初始化
üVCPU管理
ü中断管理
ü寄存器管理
ü时钟管理
Kvm_x86_ops结构体在intel架构中初始化为：
[*]static struct kvm_x86_ops vmx_x86_ops = {
[*] .cpu_has_kvm_support = cpu_has_kvm_support,
[*] .disabled_by_bios = vmx_disabled_by_bios,
[*] .hardware_setup = hardware_setup,
[*] .hardware_unsetup = hardware_unsetup,
[*] .check_processor_compatibility = vmx_check_processor_compat,
[*] .hardware_enable = hardware_enable,
[*] .hardware_disable = hardware_disable,
[*] .cpu_has_accelerated_tpr = report_flexpriority,
[*] .vcpu_create = vmx_create_vcpu,
[*] .vcpu_free = vmx_free_vcpu,
[*] .vcpu_reset = vmx_vcpu_reset,
[*] .prepare_guest_switch = vmx_save_host_state,
[*] .vcpu_load = vmx_vcpu_load,
[*] .vcpu_put = vmx_vcpu_put,
[*] .set_guest_debug = set_guest_debug,
[*] .get_msr = vmx_get_msr,
[*] .set_msr = vmx_set_msr,
[*] .get_segment_base = vmx_get_segment_base,
[*] .get_segment = vmx_get_segment,
[*] .set_segment = vmx_set_segment,
[*] .get_cpl = vmx_get_cpl,
[*] .get_cs_db_l_bits = vmx_get_cs_db_l_bits,
[*] .decache_cr0_guest_bits = vmx_decache_cr0_guest_bits,
[*] .decache_cr4_guest_bits = vmx_decache_cr4_guest_bits,
[*] .set_cr0 = vmx_set_cr0,
[*] .set_cr3 = vmx_set_cr3,
[*] .set_cr4 = vmx_set_cr4,
[*] .set_efer = vmx_set_efer,
[*] .get_idt = vmx_get_idt,
[*] .set_idt = vmx_set_idt,
[*] .get_gdt = vmx_get_gdt,
[*] .set_gdt = vmx_set_gdt,
[*] .cache_reg = vmx_cache_reg,
[*] .get_rflags = vmx_get_rflags,
[*] .set_rflags = vmx_set_rflags,
[*] .fpu_deactivate = vmx_fpu_deactivate,
[*] .tlb_flush = vmx_flush_tlb,
[*] .run = vmx_vcpu_run,
[*] .handle_exit = vmx_handle_exit,
[*] .skip_emulated_instruction = skip_emulated_instruction,
[*] .set_interrupt_shadow = vmx_set_interrupt_shadow,
[*] .get_interrupt_shadow = vmx_get_interrupt_shadow,
[*] .patch_hypercall = vmx_patch_hypercall,
[*] .set_irq = vmx_inject_irq,
[*] .set_nmi = vmx_inject_nmi,
[*] .queue_exception = vmx_queue_exception,
[*] .interrupt_allowed = vmx_interrupt_allowed,
[*] .nmi_allowed = vmx_nmi_allowed,
[*] .get_nmi_mask = vmx_get_nmi_mask,
[*] .set_nmi_mask = vmx_set_nmi_mask,
[*] .enable_nmi_window = enable_nmi_window,
[*] .enable_irq_window = enable_irq_window,
[*] .update_cr8_intercept = update_cr8_intercept,
[*] .set_tss_addr = vmx_set_tss_addr,
[*] .get_tdp_level = get_ept_level,
[*] .get_mt_mask = vmx_get_mt_mask,
[*] .exit_reasons_str = vmx_exit_reasons_str,
[*] .gb_page_enable = vmx_gb_page_enable,
[*] .set_tsc_khz = vmx_set_tsc_khz,
[*] .write_tsc_offset = vmx_write_tsc_offset,
[*] .adjust_tsc_offset = vmx_adjust_tsc_offset,
[*] .compute_tsc_offset = vmx_compute_tsc_offset,
[*]};
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