计算虚拟化之CPU——qemu解析

解析 qemu 的命令行，qemu 的命令行解析，就是下面这样一长串。

    qemu_add_opts(&qemu_drive_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_chardev_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_device_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_netdev_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_nic_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_net_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_rtc_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_machine_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_accel_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_mem_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_smp_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_boot_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_name_opts);
    qemu_add_opts(&qemu_numa_opts);

实际运行中创建的 kvm 参数会复杂 N 倍。这里我们贴一个开源云平台软件 OpenStack 创建出来的 KVM 的参数，如下所示。

qemu-system-x86_64
-enable-kvm
-name instance-00000024
-machine pc-i440fx-trusty,accel=kvm,usb=off
-cpu SandyBridge,+erms,+smep,+fsgsbase,+pdpe1gb,+rdrand,+f16c,+osxsave,+dca,+pcid,+pdcm,+xtpr,+tm2,+est,+smx,+vmx,+ds_cpl,+monitor,+dtes64,+pbe,+tm,+ht,+ss,+acpi,+ds,+vme
-m 2048
-smp 1,sockets=1,cores=1,threads=1
......
-rtc base=utc,driftfix=slew
-drive file=/var/lib/nova/instances/1f8e6f7e-5a70-4780-89c1-464dc0e7f308/disk,if=none,id=drive-virtio-disk0,format=qcow2,cache=none
-device virtio-blk-pci,scsi=off,bus=pci.0,addr=0x4,drive=drive-virtio-disk0,id=virtio-disk0,bootindex=1
-netdev tap,fd=32,id=hostnet0,vhost=on,vhostfd=37
-device virtio-net-pci,netdev=hostnet0,id=net0,mac=fa:16:3e:d1:2d:99,bus=pci.0,addr=0x3
-chardev file,id=charserial0,path=/var/lib/nova/instances/1f8e6f7e-5a70-4780-89c1-464dc0e7f308/console.log
-vnc 0.0.0.0:12
-device cirrus-vga,id=video0,bus=pci.0,addr=0x2

• -enable-kvm：表示启用硬件辅助虚拟化。
• -name instance-00000024：表示虚拟机的名称。
• -machine pc-i440fx-trusty,accel=kvm,usb=off：machine 是什么呢？其实就是计算机体系结构。qemu 会模拟多种体系结构，常用的有普通 PC 机，也即 x86 的 32 位或者 64 位的体系结构、Mac 电脑 PowerPC 的体系结构、Sun 的体系结构、MIPS 的体系结构，精简指令集。如果使用 KVM hardware-assisted virtualization，也即 BIOS 中 VD-T 是打开的，则参数中 accel=kvm。如果不使用 hardware-assisted virtualization，用的是纯模拟，则有参数 accel = tcg，-no-kvm。
• -cpu SandyBridge,+erms,+smep,+fsgsbase,+pdpe1gb,+rdrand,+f16c,+osxsave,+dca,+pcid,+pdcm,+xtpr,+tm2,+est,+smx,+vmx,+ds_cpl,+monitor,+dtes64,+pbe,+tm,+ht,+ss,+acpi,+ds,+vme：表示设置 CPU，SandyBridge 是 Intel 处理器，后面的加号都是添加的 CPU 的参数，这些参数会显示在 /proc/cpuinfo 里面。
• -m 2048：表示内存。
• -smp 1,sockets=1,cores=1,threads=1：SMP 我们解析过，叫对称多处理器，和 NUMA 对应。qemu 仿真了一个具有 1 个 vcpu，一个 socket，一个 core，一个 threads 的处理器。socket、core、threads 是什么概念呢？socket 就是主板上插 cpu 的槽的数目，也即常说的“路”，core 就是我们平时说的“核”，即双核、4 核等。thread 就是每个 core 的硬件线程数，即超线程。举个具体的例子，某个服务器是：2 路 4 核超线程（一般默认为 2 个线程），通过 cat /proc/cpuinfo，我们看到的是 242=16 个 processor，很多人也习惯成为 16 核了。
• -rtc base=utc,driftfix=slew：表示系统时间由参数 -rtc 指定。
• -device cirrus-vga,id=video0,bus=pci.0,addr=0x2：表示显示器用参数 -vga 设置，默认为 cirrus，它模拟了 CL-GD5446PCI VGA card。
• 有关网卡，使用 -net 参数和 -device。
• 从 HOST 角度：-netdev tap,fd=32,id=hostnet0,vhost=on,vhostfd=37。
• 从 GUEST 角度：-device virtio-net-pci,netdev=hostnet0,id=net0,mac=fa:16:3e:d1:2d:99,bus=pci.0,addr=0x3。
• 有关硬盘，使用 -hda -hdb，或者使用 -drive 和 -device。
• 从 HOST 角度：-drive file=/var/lib/nova/instances/1f8e6f7e-5a70-4780-89c1-464dc0e7f308/disk,if=none,id=drive-virtio-disk0,format=qcow2,cache=none
• 从 GUEST 角度：-device virtio-blk-pci,scsi=off,bus=pci.0,addr=0x4,drive=drive-virtio-disk0,id=virtio-disk0,bootindex=1
• -vnc 0.0.0.0:12：设置 VNC。

在 main 函数中，接下来的 for 循环和大量的 switch case 语句。

这里的 MachineClass 是我们遇到的第一个，我们需要掌握它里面各种定义之间的关系。

每个模块都会有一个定义 TypeInfo，会通过 type_init 变为全局的 TypeImpl。TypeInfo 以及生成的 TypeImpl 有以下成员：

• name 表示当前类型的名称
• parent 表示父类的名称
• class_init 用于将 TypeImpl 初始化为 MachineClass
• instance_init 用于将 MachineClass 初始化为 MachineState

此文章为11月Day28学习笔记，内容来源于极客时间《趣谈Linux操作系统》，推荐该课程。