CTF-PWN-QEMU-前置知识

QEMU 内存管理(QEMU 如何管理某个特定 VM 的内存)

QEMU：能够完成gva-gpa=hva-hpa地址的转换

MemoryRegion gpa->hpa

QEMU通过MemoryRegion管理虚拟机内存，每个MemoryRegion对应虚拟机一部分内存，同时还有相关对应Host的虚拟内存相关信息。不同MemoryRegion通过树状组织连接起来，连接到根MemoryRegion下，不同MemoyRegion树代表不同作用的内存，如系统内存空间（system_memorry）或IO内存空间（system_io）

MemoryRegion可以分为以下三种类型

• 根级MemoryRegion：通过memory_region_init初始化，只是个管理用的（如system_memory），没有自已对应的部分内存
• 实体MemoryRegion：通过memory_region_init_ram初始化，有对应的内存，大小为size
• 别名 MemoryRegion：通过 memory_region_init_alias 初始化，没有自己对应的内存，作为一个实体的别名存在，通过alias成员指向对应的实体，alias_offset代表该别名MemoryRegion所代表内存起始GPA相对于实体 MemoryRegion 所代表内存起始GPA的偏移量

FlatView：表示MR 树对应的地址空间

struct FlatView {
    struct rcu_head rcu;
    unsigned ref;
    FlatRange *ranges;
    unsigned nr;
    unsigned nr_allocated;
    struct AddressSpaceDispatch *dispatch;
    MemoryRegion *root;
};

FlatRange：存储不同MR对应的地址信息

struct FlatRange {
    MemoryRegion *mr;
    hwaddr offset_in_region;
    AddrRange addr;
    uint8_t dirty_log_mask;
    bool romd_mode;
    bool readonly;
    bool nonvolatile;
};

AddressSpace：不同类型的 MemoryRegion树

两种，为address_space_memory 与 address_space_io

/**
 * struct AddressSpace: describes a mapping of addresses to #MemoryRegion objects
 */
struct AddressSpace {
    /* private: */
    struct rcu_head rcu;
    char *name;
    MemoryRegion *root; //是对应树的根

    /* Accessed via RCU.  */
    struct FlatView *current_map; //对对应树的地址空间表示

    int ioeventfd_nb;
    struct MemoryRegionIoeventfd *ioeventfds;
    QTAILQ_HEAD(, MemoryListener) listeners;
    QTAILQ_ENTRY(AddressSpace) address_spaces_link;
};

RAMBlock

MR 对应的 Host 虚拟内存，每个RAMBlock表示单个实体MemoryRegion所占的Host虚拟内存信息，多个RAMBlock构成RAMList
每个RAMBlock都有一个唯一的MemoryRegion对应

总体简化图

大佬勿喷，后续学的更深会完善

QEMU 设备模拟 （QEMU的模拟IO设备如何与VM交互）

QEMU 在用户空间中独立进行设备模拟，虚拟设备被其他的 VM 通过 VMM 提供的接口进行调用。并且设备的模拟是独立于VMM

QEMU 设备 IO 处理

当VM访问某虚拟设备的物理内存/端口时候，控制权由VM转交到VMM，此时QEMU会根据触发VM-exit的事件类型进行不同的处理，即MMIO还是PMIO。
MMIO：对address_space_memory类的地址空间读写
PMIO： 对address_space_io类的地址空间进行读写