【QEMU系统分析之启动篇（十五）】

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第十五章 QEMU系统仿真的导出虚拟机分析

文章目录

  • 系列文章目录
    • 第十五章 QEMU系统仿真的导出虚拟机分析
  • 前言
  • 一、QEMU是什么？
  • 二、QEMU系统仿真的启动分析
    • 1.系统仿真的初始化代码
    • 2.主循环数据初始化
    • 3. module_load_qom_all()
      • module_check_arch()
      • module_load()
    • 4.dump_vmstate_json_to_file(vmstate_dump_file)
  • 总结

前言

本文以 QEMU 8.2.2 为例，分析其作为系统仿真工具的启动过程，并为读者展示各种 QEMU 系统仿真的启动配置实例。
本文读者需要具备一定的 QEMU 系统仿真使用经验，并对 C 语言编程有一定了解。

一、QEMU是什么？

QEMU 是一个通用且开源的机器模拟器和虚拟机。
其官方主页是：https://www.qemu.org/

二、QEMU系统仿真的启动分析

1.系统仿真的初始化代码

QEMU 作为系统仿真工具，其入口代码在 system/main.c 文件中，初始化函数 qemu_init() 的实现在 system/vl.c 文件中，在完成 QEMU 虚拟机的内存设备及NUMA初始化后，系统将处理导出信息的设置，本篇文章将完成以下代码部分的分析。

2.主循环数据初始化

这部分代码在 system/vl.c 文件中，实现如下：

void qemu_init(int argc, char **argv)
{
...
    if (vmstate_dump_file) {
        /* dump and exit */
        module_load_qom_all();
        dump_vmstate_json_to_file(vmstate_dump_file);
        exit(0);
    }
...
}

3. module_load_qom_all()

此函数在 /util/module.c 文件中，定义如下：

void module_load_qom_all(void)
{
    const QemuModinfo *modinfo;
    Error *local_err = NULL;

    if (module_loaded_qom_all) {
        return;
    }

    for (modinfo = module_info; modinfo->name != NULL; modinfo++) {
        if (!modinfo->objs) {
            continue;
        }
        if (!module_check_arch(modinfo)) {
            continue;
        }
        if (module_load("", modinfo->name, &local_err) < 0) {
            error_report_err(local_err);
        }
    }
    module_loaded_qom_all = true;
}

module_check_arch()

函数 module_check_arch() 定义如下：

static bool module_check_arch(const QemuModinfo *modinfo)
{
    if (modinfo->arch) {
        if (!module_arch) {
            /* no arch set -> ignore all */
            return false;
        }
        if (strcmp(module_arch, modinfo->arch) != 0) {
            /* mismatch */
            return false;
        }
    }
    return true;
}

module_load()

函数 module_load()，定义如下：

int module_load(const char *prefix, const char *name, Error **errp)
{
    int rv = -1;
#ifdef CONFIG_MODULE_UPGRADES
    char *version_dir;
#endif
    const char *search_dir;
    char *dirs[5];
    char *module_name;
    int i = 0, n_dirs = 0;
    bool export_symbols = false;
    static GHashTable *loaded_modules;
    const QemuModinfo *modinfo;
    const char **sl;

    if (!g_module_supported()) {
        error_setg(errp, "%s", "this platform does not support GLib modules");
        return -1;
    }

    if (!loaded_modules) {
        loaded_modules = g_hash_table_new(g_str_hash, g_str_equal);
    }

    /* allocate all resources managed by the out: label here */
    module_name = g_strdup_printf("%s%s", prefix, name);

    if (g_hash_table_contains(loaded_modules, module_name)) {
        g_free(module_name);
        return 2; /* module already loaded */
    }
    g_hash_table_add(loaded_modules, module_name);

    search_dir = getenv("QEMU_MODULE_DIR");
    if (search_dir != NULL) {
        dirs[n_dirs++] = g_strdup_printf("%s", search_dir);
    }
    dirs[n_dirs++] = get_relocated_path(CONFIG_QEMU_MODDIR);

#ifdef CONFIG_MODULE_UPGRADES
    version_dir = g_strcanon(g_strdup(QEMU_PKGVERSION),
                             G_CSET_A_2_Z G_CSET_a_2_z G_CSET_DIGITS "+-.~",
                             '_');
    dirs[n_dirs++] = g_strdup_printf("/var/run/qemu/%s", version_dir);
#endif
    assert(n_dirs <= ARRAY_SIZE(dirs));

    /* end of resources managed by the out: label */

    for (modinfo = module_info; modinfo->name != NULL; modinfo++) {
        if (modinfo->arch) {
            if (strcmp(modinfo->name, module_name) == 0) {
                if (!module_check_arch(modinfo)) {
                    error_setg(errp, "module arch does not match: "
                        "expected '%s', got '%s'", module_arch, modinfo->arch);
                    goto out;
                }
            }
        }
        if (modinfo->deps) {
            if (strcmp(modinfo->name, module_name) == 0) {
                /* we depend on other module(s) */
                for (sl = modinfo->deps; *sl != NULL; sl++) {
                    int subrv = module_load("", *sl, errp);
                    if (subrv <= 0) {
                        rv = subrv;
                        goto out;
                    }
                }
            } else {
                for (sl = modinfo->deps; *sl != NULL; sl++) {
                    if (strcmp(module_name, *sl) == 0) {
                        /* another module depends on us */
                        export_symbols = true;
                    }
                }
            }
        }
    }

    for (i = 0; i < n_dirs; i++) {
        char *fname = g_strdup_printf("%s/%s%s",
                                      dirs[i], module_name, CONFIG_HOST_DSOSUF);
        int ret = access(fname, F_OK);
        if (ret != 0 && (errno == ENOENT || errno == ENOTDIR)) {
            /*
             * if we don't find the module in this dir, try the next one.
             * If we don't find it in any dir, that can be fine too: user
             * did not install the module. We will return 0 in this case
             * with no error set.
             */
            g_free(fname);
            continue;
        } else if (ret != 0) {
            /* most common is EACCES here */
            error_setg_errno(errp, errno, "error trying to access %s", fname);
        } else if (module_load_dso(fname, export_symbols, errp)) {
            rv = 1; /* module successfully loaded */
        }
        g_free(fname);
        goto out;
    }
    rv = 0; /* module not found */

out:
    if (rv <= 0) {
        g_hash_table_remove(loaded_modules, module_name);
        g_free(module_name);
    }
    for (i = 0; i < n_dirs; i++) {
        g_free(dirs[i]);
    }
    return rv;
}

函数 module_load()，定义如下：

/* Load a module from a DSO */
static CONF_MODULE *module_load_dso(const CONF *cnf,
                                    const char *name, const char *value)
{
    DSO *dso = NULL;
    conf_init_func *ifunc;
    conf_finish_func *ffunc;
    const char *path = NULL;
    int errcode = 0;
    CONF_MODULE *md;

    /* Look for alternative path in module section */
    path = _CONF_get_string(cnf, value, "path");
    if (path == NULL) {
        path = name;
    }
    dso = DSO_load(NULL, path, NULL, 0);
    if (dso == NULL) {
        errcode = CONF_R_ERROR_LOADING_DSO;
        goto err;
    }
    ifunc = (conf_init_func *)DSO_bind_func(dso, DSO_mod_init_name);
    if (ifunc == NULL) {
        errcode = CONF_R_MISSING_INIT_FUNCTION;
        goto err;
    }
    ffunc = (conf_finish_func *)DSO_bind_func(dso, DSO_mod_finish_name);
    /* All OK, add module */
    md = module_add(dso, name, ifunc, ffunc);

    if (md == NULL)
        goto err;

    return md;

 err:
    DSO_free(dso);
    ERR_raise_data(ERR_LIB_CONF, errcode, "module=%s, path=%s", name, path);
    return NULL;
}

4.dump_vmstate_json_to_file(vmstate_dump_file)

函数 dump_vmstate_json_to_file() 定义如下：

void dump_vmstate_json_to_file(FILE *out_file)
{
    GSList *list, *elt;
    bool first;

    fprintf(out_file, "{\n");
    dump_machine_type(out_file);

    first = true;
    list = object_class_get_list(TYPE_DEVICE, true);
    for (elt = list; elt; elt = elt->next) {
        DeviceClass *dc = OBJECT_CLASS_CHECK(DeviceClass, elt->data,
                                             TYPE_DEVICE);
        const char *name;
        int indent = 2;

        if (!dc->vmsd) {
            continue;
        }

        if (!first) {
            fprintf(out_file, ",\n");
        }
        name = object_class_get_name(OBJECT_CLASS(dc));
        fprintf(out_file, "%*s\"%s\": {\n", indent, "", name);
        indent += 2;
        fprintf(out_file, "%*s\"Name\": \"%s\",\n", indent, "", name);
        fprintf(out_file, "%*s\"version_id\": %d,\n", indent, "",
                dc->vmsd->version_id);
        fprintf(out_file, "%*s\"minimum_version_id\": %d,\n", indent, "",
                dc->vmsd->minimum_version_id);

        dump_vmstate_vmsd(out_file, dc->vmsd, indent, false);

        fprintf(out_file, "\n%*s}", indent - 2, "");
        first = false;
    }
    fprintf(out_file, "\n}\n");
    fclose(out_file);
    g_slist_free(list);
}

函数 dump_vmstate_vmsd() 定义如下：

static void dump_vmstate_vmsd(FILE *out_file,
                              const VMStateDescription *vmsd, int indent,
                              bool is_subsection)
{
    if (is_subsection) {
        fprintf(out_file, "%*s{\n", indent, "");
    } else {
        fprintf(out_file, "%*s\"%s\": {\n", indent, "", "Description");
    }
    indent += 2;
    fprintf(out_file, "%*s\"name\": \"%s\",\n", indent, "", vmsd->name);
    fprintf(out_file, "%*s\"version_id\": %d,\n", indent, "",
            vmsd->version_id);
    fprintf(out_file, "%*s\"minimum_version_id\": %d", indent, "",
            vmsd->minimum_version_id);
    if (vmsd->fields != NULL) {
        const VMStateField *field = vmsd->fields;
        bool first;

        fprintf(out_file, ",\n%*s\"Fields\": [\n", indent, "");
        first = true;
        while (field->name != NULL) {
            if (field->flags & VMS_MUST_EXIST) {
                /* Ignore VMSTATE_VALIDATE bits; these don't get migrated */
                field++;
                continue;
            }
            if (!first) {
                fprintf(out_file, ",\n");
            }
            dump_vmstate_vmsf(out_file, field, indent + 2);
            field++;
            first = false;
        }
        assert(field->flags == VMS_END);
        fprintf(out_file, "\n%*s]", indent, "");
    }
    if (vmsd->subsections != NULL) {
        const VMStateDescription **subsection = vmsd->subsections;
        bool first;

        fprintf(out_file, ",\n%*s\"Subsections\": [\n", indent, "");
        first = true;
        while (*subsection != NULL) {
            if (!first) {
                fprintf(out_file, ",\n");
            }
            dump_vmstate_vmss(out_file, subsection, indent + 2);
            subsection++;
            first = false;
        }
        fprintf(out_file, "\n%*s]", indent, "");
    }
    fprintf(out_file, "\n%*s}", indent - 2, "");
}

函数 dump_vmstate_vmsf() 定义如下：

static void dump_vmstate_vmsf(FILE *out_file, const VMStateField *field,
                              int indent)
{
    fprintf(out_file, "%*s{\n", indent, "");
    indent += 2;
    fprintf(out_file, "%*s\"field\": \"%s\",\n", indent, "", field->name);
    fprintf(out_file, "%*s\"version_id\": %d,\n", indent, "",
            field->version_id);
    fprintf(out_file, "%*s\"field_exists\": %s,\n", indent, "",
            field->field_exists ? "true" : "false");
    if (field->flags & VMS_ARRAY) {
        fprintf(out_file, "%*s\"num\": %d,\n", indent, "", field->num);
    }
    fprintf(out_file, "%*s\"size\": %zu", indent, "", field->size);
    if (field->vmsd != NULL) {
        fprintf(out_file, ",\n");
        dump_vmstate_vmsd(out_file, field->vmsd, indent, false);
    }
    fprintf(out_file, "\n%*s}", indent - 2, "");
}

函数 dump_vmstate_vmss() 定义如下：

static void dump_vmstate_vmss(FILE *out_file,
                              const VMStateDescription **subsection,
                              int indent)
{
    if (*subsection != NULL) {
        dump_vmstate_vmsd(out_file, *subsection, indent, true);
    }
}

总结

以上分析了 QEMU 系统仿真在启动过程中，QEMU 系统仿真导出虚拟机状态参数到文件中的代码实现。

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带头双向循环链表 带头双向循环链表是一种结合了双向链表和循环链表特性的数据结构。其主要特点如下&#xff1a; 双向性&#xff1a;链表中的每个节点都有两个指针&#xff0c;一个指向下一个节点&#xff08;next&#xff09;&#xff0c;另一个指向前一个节点&#xff08;p…
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11.泛型

11.泛型

文章目录 1 泛型概念2. 自定义泛型结构3 泛型方法4 泛型在继承上的体现5 通配符的使用 1 泛型概念 所谓泛型就是用标识符标识不确定的类型&#xff0c;详细说就是&#xff1a;定义类或接口时用标识符表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值及参数类型。泛型将在使用时&a…
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《QT实用小工具·三十九》仿 Windows10 画图3D 的颜色选择器, 但更加强大

《QT实用小工具·三十九》仿 Windows10 画图3D 的颜色选择器, 但更加强大

1、概述 源码放在文章末尾 该项目实现了仿 Windows10 画图3D 的颜色选择器&#xff0c;功能更加丰富更加强大。 项目部分代码如下所示&#xff1a; import QtQuick 2.15 import QtQuick.Controls 2.15 import QtQuick.Layouts 1.15 import QtGraphicalEffects 1.15Item {id…
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基于OSAL 实现UART、LED、ADC等基础示例 4

基于OSAL 实现UART、LED、ADC等基础示例 4

1 UART 实验目的 串口在我们开发单片机项目是很重要的&#xff0c;可以观察我们的代码运行情况&#xff0c;本节的目的就 是实现串口双工收发。 虽然说 osal 相关的代码已经跟硬件关系不大了&#xff0c;但是我们还是来贴出相关的硬件原理图贴出来。 1.1 初始化 osal_init_s…
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Leetcode743. 网络延迟时间

Leetcode743. 网络延迟时间

Every day a Leetcode 题目来源&#xff1a;743. 网络延迟时间 本题需要用到单源最短路径算法 Dijkstra&#xff0c;现在让我们回顾该算法&#xff0c;其主要思想是贪心。 将所有节点分成两类&#xff1a;已确定从起点到当前点的最短路长度的节点&#xff0c;以及未确定从起…
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