xen架构与源码分析课件

xen架构与源码分析xen架构与源码分析1xen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2xen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3Xen-3.4.0/buildconfigs/config/docs/extras/stubdom/tools/unmodified_drivers/xen/.bk-to-hg.hg_archival.txt.hgignore.hgtags.hg-to-bk.rootkeysConfig.mkCopyinginstall.shMakefileREADMEXen-3.4.0/buildconfigs/.bk-to-4xen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。docsLaTEK格式的Xen文档以及man文档xen源码概览buildconfigs/5xen源码概览extras/--mini-OS，内含可运行在XenDomainU的微操作系统stubdom/IOEMUStubDomU,PV-GRUBStubDomU,以及创建新的stubdomainU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extras/--mini-OS，内含可运6xen源码概览unmodified_drivers/Linux2.6驱动程序xen/Xen监控器内核xen源码概览unmodified_drivers/7xen-3.4.0/xenarch/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COPYINGMakefileRules.mkmake配置规则xen-3.4.0/xenarch/架构相关，函数实现CO8xen架构与源码分析xen源码概览xen架构实现与源码分析MMUCPUIOVMXXen启动过程关注点xen架构与源码分析xen源码概览9xen--XenandtheArtofVirtualizationRevisited,IanPratt,CitrixSystemsIncxen--XenandtheArtofVirtua10Xen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IO虚拟化硬件支持VMX技术Xen源码分析虚拟化四个核心技术11xen架构与源码分析xen源码概览xen架构实现与源码分析MMUxen内存管理Guest内存管理CPUIOVMXXen启动过程关注点xen架构与源码分析xen源码概览12MMU/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，分段机制地址转换MMU/xen/include/asm-x86/config13e.g.xen内存/xen/include/asm-x86/config.h最高168M给xen专用e.g.xen内存/xen/include/asm-x8614e.g.Guest内存/xen/include/asm-x86/p2m.h伪物理内存模型e.g.Guest内存/xen/include/asm-x15xen架构与源码分析xen源码概览xen架构实现与源码分析MMUCPUIOVMXXen启动过程关注点xen架构与源码分析xen源码概览16CPU/xen/arch/x86/irq.c/xen/include/xen/irq.h/linux*/include/linux/Interrupt.h/xen/arch/x86/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/arch-x86/xen.h/xen/arch/x86/setup.c/xen/common/domain.c/xen/common/schedule.c/xen/include/xen/sched-if.h中断/异常处理时间/计时器VCPU及其调度CPU/xen/arch/x86/irq.c中断/异常处理17xen架构与源码分析xen架构实现与源码分析MMUCPU物理中断虚拟中断异常处理xen异常处理Guest异常处理IOVMXxen架构与源码分析xen架构实现与源码分析18xen架构与源码分析xen架构实现与源码分析MMUCPU物理中断虚拟中断异常处理xen异常处理Guest异常处理IOVMXxen架构与源码分析xen架构实现与源码分析19物理中断处理/xen/arch/x86/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物理中断处理/xen/arch/x86/irq.cXen自行20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.h物理中断向量表/xen/arch/x86/trap.c定义21IDT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IDT初始化/xen/arch/x86/boot/x86_322xen架构与源码分析xen架构实现与源码分析MMUCPU物理中断虚拟中断异常处理xen异常处理Guest异常处理IOVMXxen架构与源码分析xen架构实现与源码分析23虚拟中断/xen/include/public/xen.hVIRQ定义虚拟中断，8种（3个局部vcpu，5个全局中断）虚拟中断/xen/include/public/xen.h24虚拟中断/linux-*/drivers/xen/core/evtchn.cL101IRQ<->VIRQ映射/xen/common/event_channel.cXen发送中断通知虚拟中断/linux-*/drivers/xen/core/25xen架构与源码分析xen架构实现与源码分析MMUCPU物理中断虚拟中断异常处理xen异常处理Guest异常处理IOVMXxen架构与源码分析xen架构实现与源码分析26异常处理—xenxen内核异常处理IDT中0-31的中断向量+hypercall（0x82）重要源文件/xen/arch/x86/traps.c/xen/arch/x86/x86_32/entry.S/xen/include/asm-x86/processor.h异常处理—xenxen内核异常处理27异常处理—GuestGuest内核异常处理VIDT，GuestOS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异常处理—GuestGuest内核异常处理28xen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.c29xen异常处理/xen/arch/x86/traps.cxen异常处理/xen/arch/x86/traps.c30xen异常处理/xen/arch/x86/traps.c初始化IDThypercall双重错误NMI延迟xen异常处理/xen/arch/x86/traps.c初31xen异常处理/xen/arch/x86/traps.c初始化IDThypercall双重错误NMI延迟xen异常处理/xen/arch/x86/traps.c初32e.g.INT3/xen/arch/x86/x86_32/entry.STRAP_int3为中断向量定义在/xen/include/asm-x86/processor.hL87-110hanlde_exception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_32/33e.g.INT3/xen/arch/x86/x86_32/entry.Se.g.INT3/xen/arch/x86/x86_32/34e.g.INT3/xen/arch/x86/x86_32/entry.Sdo_int3由C语言实现/xen/arch/x86/traps.ce.g.INT3/xen/arch/x86/x86_32/35xen架构与源码分析xen架构实现与源码分析MMUCPU物理中断虚拟中断异常处理xen异常处理Guest异常处理IOVMXxen架构与源码分析xen架构实现与源码分析36Guest异常处理初始化VIDTGuestOS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:structtrap_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异常处理初始化VIDT37Guest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.cGuest异常处理处理流程38系统调用快速异常处理程序FastHandler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FastHandler39系统调用快速异常处理程序FastHandler/xen/arch/x86/x86_32/traps.cVoidinit_int80_direct_trap(structvcpu*u)VCPU中int80_desc成员当GuestOS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.h系统调用快速异常处理程序FastHandler40xen架构与源码分析xen源码概览xen架构实现与源码分析MMUCPUIOVMXXen启动过程关注点xen校验domain0MMU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xen架构与源码分析xen源码概览41IO设备虚拟化/xen/include/public/io/ring.h/xen/include/public/io/blkif.h/linux*/drivers/xen/blkfront/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环事件通道授权表xenstore和xenbusIO设备虚拟化/xen/include/public/io/42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仿真设备模型43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仿真设备模型44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。设备模型虚拟设备模型–半虚拟化45设备IO环/xen/include/public/io/ring.hIO环定义文件/xen/include/public/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接口设备IO环/xen/include/public/io/ri46xenstore&xenbusxenstore/xen/include/public/io/xs_wire.h/linux*/drivers/xen/xenbus/xenbus_xs.cxenbus/xen/include/public/io/xenbus.h/linux*/drivers/xen/xenbus/xenbus_probe.c/linux*/drivers/xen/blkback/xenbus.cxenstore&xenbusxenstore47xen架构与源码分析xen源码概览xen架构实现与源码分析MMUCPUIOVMXXen启动过程关注点xen校验domain0MMU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xen架构与源码分析xen源码概览48VMX技术/xen/include/asm-x86/hvm/*VMCS初始化陷入事件处理程序VMX技术/xen/include/asm-x86/hvm/49VMCS的设置VMCS定义/创建/设置/xen/include/asm-x86/hvm/vmx/vmcs.hVMCS的设置VMCS定义/创建/设置50xen架构与源码分析xen源码概览xen架构实