ubuntu12.04环境下使用kvm ioctl接口实现最简单的虚拟机(ubuntu 12.04安装)

推荐整理分享ubuntu12.04环境下使用kvm ioctl接口实现最简单的虚拟机(ubuntu 12.04安装)，希望有所帮助，仅作参考，欢迎阅读内容。

文章相关热门搜索词:ubuntu 127.0.0.53,ubuntu 125%,ubuntu 12.04,ubuntu 20.04,ubuntu 12.04,ubuntu22.04,ubuntu12.04lts,ubuntu 12.04,内容如对您有帮助，希望把文章链接给更多的朋友！

qemu、virtual box、vmware、xen都是虚拟机，一般用户接触到的virtual box和vmware比较多，都是用来ubuntu中跑windows，或者windows中跑ubuntu的。

qemu其实是鼎鼎大名的最基础的开源模拟器，可以纯软件模拟x、arm、mips，这一点完虐其它模拟器；也可以使用硬件加速，比如linux下kvm和windows以及mac下的haxm。这些硬件加速又是基于initel VT-x, intel VT-d，以及amd对应的技术，这些技术提供了vCPU，以及硬件的影子页表(intel EPT)，大大减轻了qemu软件模拟的工作量。

virtual box，qemu-kvm都使用到了qemu，但是仅仅用到了它的设备模拟功能。qemu对于gpu的模拟比较渣，所以基于qemu的Android emulator自己实现了opengles 的qemu pipe，使用host电脑上的opengl进行绘图。xen在云计算中用的比较多，在这里不做详细介绍。其它模拟器基本都是运行在普通操作系统之上的一个进程，每一个核是其中的一个线程。

本文介绍kvm的使用，在intel平台下ubuntu.中实现一个最简单的模拟器，计算2+2的结果并通过io端口输出。

内核中kvm api的介绍可以看：Documentation/virtual/kvm/api.txt，其它的一些文档：Documentation/virtual/kvm/。完整的源码： Code复制内容到剪贴板 mov $0x3f8, %dx add %bl, %al add $'0', %al out %al, (%dx) mov $'n', %al out %al, (%dx) hlt

这段代码充当了guest os，基本上算是一个裸奔的系统了。它实现了2+2，然后再加上'0'，把4转为ascii的'4'，并通过端口0x3f8输出。然后再输出了'n'，就关机了。

我们把这段代码对应的二进制存到数组里面：

Ruby Code复制内容到剪贴 const uint8_t code[] = { 0xba, 0xf8, 0x, /* mov $0x3f8, %dx */ 0x, 0xd8, /* add %bl, %al */ 0x, '0', /* add $'0', %al */ 0xee, /* out %al, (%dx) */ 0xb0, 'n', /* mov $'n', %al */ 0xee, /* out %al, (%dx) */ 0xf4, /* hlt */ };

怎么得到这些机器码呢？

Ruby Code复制内容到剪贴板 shuyin.wsy@---:~$ cat simple_os.asm mov $0x3f8, %dx add %bl, %al add $'0', %al out %al, (%dx) mov $'n', %al out %al, (%dx) hlt shuyin.wsy@---:~$ as -o simple_os.o simple_os.asm shuyin.wsy@---:~$ objdump -d simple_os.o simple_os.o: file format elf-x- Disassembly of section .text: <.text>: 0: ba f8 mov $0x3f8,%dx 4: d8 add %bl,%al 6: add $0x,%al 8: ee out %al,(%dx) 9: b0 0a mov $0xa,%al b: ee out %al,(%dx) c: f4 hlt

可以在这个网页上查看汇编指令，以及对应的机器码： group 3

所以我们需要在simple_os.asm文件的开头添加.code，这样的话就对了，但是objdump显示的又不对了，需要这样使用才行：

Ruby Code复制内容到剪贴板 shuyin.wsy@---:~$ objdump -d -Mintel,i simple_os.o simple_os.o: file format elf-x- Disassembly of section .text: <.text>: 0: ba f8 mov dx,0x3f8 3: d8 add al,bl 5: add al,0x 7: ee out dx,al 8: b0 0a mov al,0xa a: ee out dx,al b: f4 hlt

我们会把这段代码，放到虚拟物理内存，也就是GPA(guest physical address)的第二个页面中(to avoid conflicting with a non-existent real-mode interrupt descriptor table at address 0)，防止和实模式的中断向量表冲突。al和bl初始化为2，cs初始化为0，ip指向第二个页面的起始位置0x。除此之外，我们还有一个虚拟的串口设备，端口是0x3f8，8bit，用于输出字符。

为了实现一个虚拟机，我们首先需要打开/dev/kvm：

Ruby Code复制内容到剪贴板 kvm = open("/dev/kvm", O_RDWR | O_CLOEXEC);

在使用kvm之前，需要使用KVM_GET_API_VERSION ioctl()去检查下kvm的版本是否正确，看看是否为api，是才可以继续运行

Ruby Code复制内容到剪贴板 ret = ioctl(kvm, KVM_GET_API_VERSION, NULL); if (ret == -1) err(1, "KVM_GET_API_VERSION"); if (ret != ) errx(1, "KVM_GET_API_VERSION %d, expected ", ret);

检查完api版本后，可以使用KVM_CHECK_EXTENSION ioctl()去检查其它extensions是否可用，比如KVM_SET_USER_MEMORY_REGION，用来检查kvm是否支持硬件影子页表( Code复制内容到剪贴板 ret = ioctl(kvm, KVM_CHECK_EXTENSION, KVM_CAP_USER_MEMORY); if (ret == -1) err(1, "KVM_CHECK_EXTENSION"); if (!ret) errx(1, "Required extension KVM_CAP_USER_MEM not available");

然后再创建一个虚拟机vm，这个vm和内存，设备，所有的vCPU相关，在host系统中对应一个进程：

Ruby Code复制内容到剪贴板 vmfd = ioctl(kvm, KVM_CREATE_VM, (unsigned long)0);

虚拟机需要一些虚拟物理内存，用来存放guest os。当guest os进行内存访问时，如果缺页，kvm会根据KVM_SET_USER_MEMORY_REGION的设置，去尝试解决缺页的问题，如果kvm无法解决，就会退出，退出原因是KVM_EXIT_MMIO，然后由qemu或者其它东西去进行设备的模拟(《android qemu-kvm内存管理和IO映射》)。

我们先在host中申请一页内存，然后把guest os裸奔的代码拷贝过去：

Ruby Code复制内容到剪贴板 mem = mmap(NULL, 0x, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); memcpy(mem, code, sizeof(code));

然后我们需要把host 虚拟空间的内存和guest os虚拟物理内存的映射关系使用KVM_SET_USER_MEMORY_REGION ioctl()告知kvm：

Ruby Code复制内容到剪贴板 struct kvm_userspace_memory_region region = { .slot = 0, .guest_phys_addr = 0x, .memory_size = 0x, .userspace_addr = (uint_t)mem, }; ioctl(vmfd, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, ®ion);

这样，当guest os访问到虚拟物理内存的0x~0x之间的话，kvm会直接访问到mem所对应的真实的物理内存。

现在，我们有了一个虚拟机vm，有了一些虚拟物理内存，内存里面有guest os的代码，那么我们需要给虚拟机添加一个核(vCPU)，对应一个线程。当然也可以多核(vCPUs，调用多次KVM_CREATE_VCPU)：

Ruby Code复制内容到剪贴板 vcpufd = ioctl(vmfd, KVM_CREATE_VCPU, (unsigned long)0);

每一个vCPU都和一个kvm_run结构体相关，kvm_run用于内核态和用户态信息的同步，比如从用户态的虚拟机中获得内核态的kvm退出的原因，KVM_EXIT_MMIO, KVM_EXIT_IO之类的。先获得kvm_run结构体的大小，然后分配内存并和vCPU进行绑定：

Ruby Code复制内容到剪贴板 mmap_size = ioctl(kvm, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, NULL); run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, vcpufd, 0);

vCPU中还有处理器寄存器的状态，分为两组，struct kvm_regs和struct kvm_sregs，我们需要设置其中的cs，al，bl，ip等寄存器：

Ruby Code复制内容到剪贴板 ioctl(vcpufd, KVM_GET_SREGS, &sregs); sregs.cs.base = 0; sregs.cs.selector = 0; ioctl(vcpufd, KVM_SET_SREGS, &sregs); struct kvm_regs regs = { .rip = 0x, .rax = 2, .rbx = 2, .rflags = 0x2, }; ioctl(vcpufd, KVM_SET_REGS, ®s);

好了，东西都准备好了，我们可以开始运行vCPU了：

Ruby Code复制内容到剪贴板 while (1) { ioctl(vcpufd, KVM_RUN, NULL); switch (run->exit_reason) { /* Handle exit */ } }

我们需要根据run->exit_reason来处理kvm的退出状态，比如guest 关机：

Ruby Code复制内容到剪贴板 case KVM_EXIT_HLT: puts("KVM_EXIT_HLT"); return 0;

初始化失败：

Ruby Code复制内容到剪贴板 case KVM_EXIT_FAIL_ENTRY: errx(1, "KVM_EXIT_FAIL_ENTRY: hardware_entry_failure_reason = 0x%llx", (unsigned long long)run->fail_entry.hardware_entry_failure_reason); case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR: errx(1, "KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR: suberror = 0x%x", run->internal.suberror);

以及需要进行设备的模拟器，在这里，只有一个端口为0x3f8的串口设备。模拟设备的效果就是把字符打印出来：

Ruby Code复制内容到剪贴板 case KVM_EXIT_IO: if (run->io.direction == KVM_EXIT_IO_OUT && run->io.size == 1 && run->io.port == 0x3f8 && run->io.count == 1) putchar(*(((char *)run) + run->io.data_offset)); else errx(1, "unhandled KVM_EXIT_IO"); break;

测试结果：

Ruby Code复制内容到剪贴板 tree@tree-OptiPlex-:~/Desktop$ gcc -o kvmtest kvmtest.c tree@tree-OptiPlex-:~/Desktop$ ./kvmtest KVM_EXIT_HLT

qemu-kvm中，qemu的主要任务就是KVM_EXIT_IO, KVM_EXIT_MMIO之后的虚拟设备的模拟，以及KVM_RUN之前设置好相关的设备的东西并进行初始化。

以上所述是小编给大家介绍的ubuntu.环境下使用kvm ioctl接口实现最简单的虚拟机，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对积木网网站的支持！

ubuntu怎么选择最快的更新源? ubuntu更改最快的更新源的教程 给ubuntu选择最快的更新源1、打开设置》》软件和更新，如下图2、下载自：下拉菜单，选择其他站点3、你可以选择最佳服务器，也可以指定你满意的服

Ubuntu 通过无线网络安装Ubuntu Server启动系统后连接无线网络的方法 接触Ubuntu系统不久，发现无线网络环境下安装UbuntuServer一个不太人性化的设计：在安装过程中选择无线网卡，即使用无线网络安装（此时需要选择Wi-Fi网

Ubuntu登录界面怎么截图? 通过编写脚本、赋予脚本可执行权限、然后执行脚本，可以实现对Ubuntu登录界面的截图。1、打开文本编辑器，输入以下代码：chvt7;sleep5s;DISPLAY=:0XAUTHORITY