概念

关键是在于这个虚拟化层,我们用虚拟化层来实现对硬件抽象层的虚拟化.

虚拟化的效率高是因为Hypervisor的体系结构环境是相同的.

这里的II型是KVM这种.1.5型可能更多的是

物理设备只有一个CPU的时候用多任务假装是vcpu.

有点像虚拟内存<->物理内存.用的也是页表的方式来建立对应关系.

和vcpu的方式是一样的实现vDev.其实就是怎么把一个设备的划分成很多小的粒度,然后再分配资源给它.

最简Hypervisor执行流程：

加载Guest OS内核Image到新建地址空间。
准备虚拟机环境，设置特殊上下文。
结合特殊上下文和指令sret切换到V模式，即VM-ENTRY。
OS内核只有一条指令，调用sbi-call的关机操作。
在虚拟机中，sbi-call超出V模式权限，导致VM-EXIT退出虚拟机，切换回Hypervisor。
Hypervisor响应VM-EXIT的函数检查退出原因和参数，进行处理，由于是请求关机，清理虚拟机后，退出。

这里这个V模式一定要注意,之前我们只涉及了U和S模式.

S变成了HS.
HS是关键,作为联通真实世界和虚拟世界的通道.体系结构设计了双向变迁机制.
后边实现的很多东西都来自于HS这个特权级的寄存器.

H扩展后，S模式发送明显变化：原有s[xxx]寄存器组作用不变，新增hs[xxx]和vs[xxx]
hs[xxx]寄存器组的作用：面向Guest进行路径控制，例如异常/中断委托等
vs[xxx]寄存器组的作用：直接操纵Guest域中的VS，为其准备或设置状态

意思好像是要用HS里的H去假冒VS?

根据spv的不同决定sret会进入虚拟化还是进入user.

这里还多一个spvp,指示HS对V模式下地址空间是否有操作权限，1表示有权限操作，0无权限.

总结下来感觉虚拟机更像是一个进程,但是它又比进程多很多东西,需要运行自己的一套寄存器.

实验

运行之后是触发了一个IllegalInstruction的trap.

所以确实是会报错的.

这里要注意是QEMU的版本问题,如果是默认的6.x会导致无法正常进入vmexit_handler.
我这里安装的QEMU是9.1.0版本,可以参见我自己的博客[rCore学习笔记 03]配置rCore开发环境 - winddevil - 博客园,下载的时候把版本改成9.1.0即可.

这里知道li指令访问了a7寄存器违反了不能访问csr的规定.

由于li的长度为4,我们做出如下修改tf.sepc += 4;:

// modules/axhal/src/arch/riscv/trap.rs
#[no_mangle]
fn riscv_trap_handler(tf: &mut TrapFrame, from_user: bool) {
    let scause: scause::Scause = scause::read();
    match scause.cause() {
        #[cfg(feature = "uspace")]
        Trap::Exception(E::UserEnvCall) => {
            tf.regs.a0 = crate::trap::handle_syscall(tf, tf.regs.a7) as usize;
            tf.sepc += 4;
        }
        Trap::Exception(E::LoadPageFault) => handle_page_fault(tf, MappingFlags::READ, from_user),
        Trap::Exception(E::StorePageFault) => handle_page_fault(tf, MappingFlags::WRITE, from_user),
        Trap::Exception(E::InstructionPageFault) => {
            handle_page_fault(tf, MappingFlags::EXECUTE, from_user)
        }
        Trap::Exception(E::Breakpoint) => handle_breakpoint(&mut tf.sepc),
        Trap::Interrupt(_) => {
            handle_trap!(IRQ, scause.bits());
        }
        Trap::Exception(E::IllegalInstruction) => {
            tf.sepc += 4;
            info!("Illegal Instruction");
        }
        _ => {
            panic!(
                "Unhandled trap {:?} @ {:#x}:\n{:#x?}",
                scause.cause(),
                tf.sepc,
                tf
            );
        }
    }
}

课后作业

注意触发缺页异常之后要调整sepc的值,防止再回去再触发缺页异常然后无限循环了.

因为未知原因会卡住,这题的解题思路应该和h_1_0是一样的.

rcore-os Blog

2024年开源操作系统训练营总结-winddevil/ArceOS第七节课笔记

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实验

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