qemu-kvmの仮想ハードディスクイメージへの読み書き・その１
ゲストOSが仮想HDDイメージにデータを書き込むまでのqemu-kvmの内部動作を追ってみる．
ゲストOSがI/O命令を実行すると，CPUの仮想化支援機能が命令をトラップし，ゲストモードからカーネルモードに移行(VMExit)する．
KVMカーネルモジュール内でVMExit要因の判定を行い，I/O命令の場合はユーザプロセスのqemu-kvmのハードウェアエミュレートが必要になるためカーネルモードからユーザモードへ移行する．
qemu-kvm側では，VMExit要因に応じてエミュレートを行なって，必要であればゲストOS(と言うか仮想マシン)のCPUコンテキストを書き換えたり，割り込みを挿入したり，メモリにデータを書き込んだり，必要な処理を行った後，再びKVMカーネルモジュールにお願いして，ゲストOSの実行を再開する．
というのが，おおまかな流れ．
とりあえず，KVMからqemu-kvmへ処理が戻ったあたりから追って見る．
各仮想CPUの実行は，qemu_kvm_cpu_thread_fn()で行われる．
この関数で実行されているkvm_cpu_exec()のdo-whileループ内で，KVMで仮想CPUの実行する，VMExitで戻ってきたらI/Oイベントを処理する，また仮想CPUを実行する・・・，をずっと繰り返してる．
[qemu-kvm1.2.0]
[cpus.c]
732 static void *qemu_kvm_cpu_thread_fn(void *arg)
733 {
...
755 while (1) {
756 if (cpu_can_run(env)) {
757 r = kvm_cpu_exec(env);
758 if (r == EXCP_DEBUG) {
759 cpu_handle_guest_debug(env);
760 }
761 }
762 qemu_kvm_wait_io_event(env);
763 }
...[kvm-all.c]
1550 int kvm_cpu_exec(CPUArchState *env)
1551 {
....
1562 do {
....
1580 run_ret = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_RUN, 0);
....
1598 switch (run->exit_reason) {
1599 case KVM_EXIT_IO:
1601 kvm_handle_io(run->io.port,
1602 (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1603 run->io.direction,
1604 run->io.size,
1605 run->io.count);
....
1608 case KVM_EXIT_MMIO:
1610 cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1611 run->mmio.data,
1612 run->mmio.len,
1613 run->mmio.is_write);
....
1616 case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
....
1620 case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
....
1625 case KVM_EXIT_UNKNOWN:
....
1630 case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
....
1633 default:
....
1638 } while (ret == 0);
今回はI/Oを追うので，VMExitの要因が「KVM_EXIT_IO」だった時に実行されるkvm_handle_io()を追う．
I/Oポートへの読み込みか，書き込みかを判定し，読み書きサイズでスイッチしてる．
[kvm-all.c]
1431 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
1432 uint32_t count)
1433 {
1434 int i;
1435 uint8_t *ptr = data;
1436
1437 for (i = 0; i < count; i++) {
1438 if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
1439 switch (size) {
1440 case 1:
1441 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
1442 break;
1443 case 2:
....
1449 }
1450 } else {
1451 switch (size) {
1452 case 1:
1453 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
1454 break;
1443 case 2:
....
1461 }
1462 }
....
I/Oポートに対して，読み込みだった場合はioport_read()，書き込みだった場合はioport_write()が呼ばれ，各ポートのアドレスごとに関数テーブルに登録された関数が呼び出される．
[ioport.c]
60 static uint32_t ioport_read(int index, uint32_t address)
61 {
62 static IOPortReadFunc * const default_func[3] = {
63 default_ioport_readb,
64 default_ioport_readw,
65 default_ioport_readl
66 };
67 IOPortReadFunc *func = ioport_read_table[index][address];
68 if (!func)
69 func = default_func[index];
70 return func(ioport_opaque[address], address);
71 }
72
73 static void ioport_write(int index, uint32_t address, uint32_t data)
74 {
75 static IOPortWriteFunc * const default_func[3] = {
76 default_ioport_writeb,
77 default_ioport_writew,
78 default_ioport_writel
79 };
80 IOPortWriteFunc *func = ioport_write_table[index][address];
81 if (!func)
82 func = default_func[index];
83 func(ioport_opaque[address], address, data);
84 }この先は，各仮想ハードウェア(仮想HDD)ごとの処理に移るはず．
次回に続く．
