Linux KVM虚拟化源码解析：结构与工作原理详解

本文档深入解析了Linux KVM虚拟化技术的源代码结构，KVM全称为Kernel-based Virtual Machine，是一种在Linux内核中实现的虚拟化解决方案。KVM主要由两个关键组件构成：KVMDriver（内核模块）和QEMU（用户空间模拟器）。 1. **KVM结构** - KVMDriver是Linux内核的一部分，它负责虚拟机的核心功能，包括虚拟机的创建、虚拟内存分配、虚拟CPU寄存器操作和虚拟CPU的执行。通过将其集成进内核，KVM实现了内核级对虚拟化的控制，这使得Linux本身成为了一个虚拟机监控器（VMM）。 - QEMU作为用户空间的组件，被稍作修改以模拟PC硬件，提供I/O设备模型和设备访问路径。它与KVMDriver通过LibKVM应用程序接口协作，允许通过ioctl系统调用在用户空间管理和运行虚拟机。 2. **工作原理** - 在KVM模型中，每个Guest OS（客体操作系统）都被视为一个标准的Linux进程，可以通过常规的Linux进程管理工具来操控。 - 用户模式下的QEMU通过LibKVM接口和ioctl系统调用进入内核模式，这里的内核模式由KVMDriver负责，它为虚拟机创建虚拟资源并执行VMLAUNCH指令，将控制权交给客户模式。客户模式是虚拟机运行的核心区域，负责执行非I/O操作的客户代码，而内核模式则处理I/O事件和其他导致从客户模式退出的指令。 - 用户模式的QEMU负责执行I/O指令，这通常涉及到与硬件交互的活动，如设备驱动程序调用等。通过kvm_vmfd和kvm_vcpufd这些文件描述符，管理员可以对特定虚拟机实例进行访问控制和虚拟处理器的调度。 KVM源代码结构的设计巧妙地融合了内核和用户空间的优势，提供了高性能且安全的虚拟化解决方案。理解这些核心概念对于深入研究和开发基于Linux的虚拟化技术至关重要。