计算虚拟化之CPU——qemu解析

本文涉及的产品
云解析 DNS,旗舰版 1个月
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: 【9月更文挑战10天】本文介绍了QEMU命令行参数的解析过程及其在KVM虚拟化中的应用。展示了QEMU通过多个`qemu_add_opts`函数调用处理不同类型设备和配置选项的方式,并附上了OpenStack生成的一个复杂KVM参数实例。

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);

image.gif

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

image.gif

  • -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。



image.png

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
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