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learning-hypervisor-record-from-yao-li-xin

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7月

Day1

  1. 今天主要阅读axvisor架构设计手册, 中断部分没有读完.

    • 通过宏,实现相关trait, 并拓展task字段

    • 了解了API设计: 在链接阶段完成接口与实现的绑定, 查看了相关源码.

    • 通过 trait 关联的方式绑定vm与pagehandle.

  2. 阅读了vcpus.rs的源码, 了解了AxVcpu, VmxVcpu等的数据结构, 以及启动主cpu, 辅cpu 及其相关联函数等代码

接下来阅读源码应该根据启动流程依次阅读, 并继续完成架构设计学习的笔记.

Day2

  1. 架构文档方面

    • 继续阅读了虚拟中断, 了解了hypervisor对物理中断的截获, 以及重新路由等概念, GICV, GICH的作用等, 但对具体的寄存器操作没有去了解
    • GICv3的内容有很多,全部详细了解的话感觉太花费时间,后面开始快速过了一遍,了解了中断配置和处理流程ITS的工作流程,以及对应的部分直通的虚拟化来解决纯软件模拟复杂的问题.
    • 读完了设备部分, PIC设备, buffer链,以及相应的可用/已用环

  2. 阅读了main.rs相关的使能, 启动代码,

    • 了解到#[percpu::def_percpu], 为每核心分配不同实例的过程宏

    • hardware_enable()主要是和硬件交互的代码, 没有全部了解.

    • 主要流程: id, 时钟, 硬件寄存器等的配置 -> 为gust vm配置主vcpu -> 设置vm为running-> 将vcpu放置到运行队列等待调度

Day3

  • 更细粒度的阅读了一下源码, 因为大部分都被分离成了crate, 所以源码基本都是和启动相关的, 进行了更细粒度的整理, 在axvisor start.md里
  • 读完了vm-exit的设计, 了解了axvcpu, axvm, axvmm的多层vm_exit处理机制

Day4

  1. 查看了关于编写rust文档的官方文档, 同时编写了一些demo了解如何组织文档的结构

    • 层级对应代码结构： 文档结构严格遵循模块（文件夹和 mod.rs/.rs 文件）的嵌套关系。

    • lib.rs 或 main.rs 的 //!： 用于整个Crate的首页概览。

    • mod.rs 或模块对应的 .rs 文件的 //!： 用于该模块的概览页面。

    • 所有公共（pub）项前的 ///： 生成具体函数/结构体等的详细文档。

    • Markdown： 文档注释内用Markdown格式化文本、链接（[Item] 内部链接）和代码块。

    • 特殊标题： 如 # Examples、# Panics 等，帮助组织内容。

  2. 了解了编写测试代码的规范

  3. 了解了发布流程

  4. 查看了苏助教给的一些pr示例, 了解了结构优化方面)能做哪些内容, 大抵总结了这些内容:

    • 对于重复, 简单的struct建立及相关implement, 可以用宏来代替
    • 使用trait关联来减少泛型链
    • 一些辅助: 增加trait表达, 边界处理等

  5. 看了基于 ARMv8 两阶段地址翻译的内存虚拟化的视频

Day5

在查看src/address_space/backend/alloc.rs时, 发现map_alloc使用的map存在一些文档问题

Day6

  • 学习了ARMv8 下的 I/O 与中断虚拟化
  • 尝试编写测试代码, 本地没什么问题, 准备再审视一下()

Day7

  • 测试代码已push到我fork仓库的分支上了, 等苏助教评审, 改进
  • 对于Drop的多线程测试还没有解决
  • 链接

Day8

今天完善了测试代码, 并解决了多线程环境下Drop测试的问题

  • 通过引入一个全局的 TEST_MUTEX 来强制需要共享状态的测试串行执行，解决了并行测试中因资源竞争导致的随机失败和 Drop 计数不准确的问题。
  • 为test_alloc_dealloc_cycle()和test_alloc_no_memory()增加alloc是否成功下的Drop的测试
  • 增加了关键部分的注释
  • PR链接: feat: Implement unit tests for PhysFrame

Day9

今天主要是根据苏助教的 review 改善代码，要更改的细节有点多。

  • 添加了 assert_matches!
  • 引入了 BASE_PADDR 和 MEMORY_LEN 常量，来配置模拟内存。
  • 将 ALLOC_FAIL 重命名为 ALLOC_SHOULD_FAIL。
  • 实现了 MockHal::reset_state() 方法，确保在每个测试执行前所有共享静态变量都能被重置到干净状态
  • test_alloc_zero 和 test_fill_operation 中的内存访问断言已重构，改用切片迭代器 (&[u8; PAGE_SIZE].iter().all())。
  • 为常量、静态变量、MockHal 结构体及其方法增加了全面的文档注释 (///)，增加了更多的comment。
  • 添加注释阐释了 MockHal 上 Debug derive 的目的

Day10

  1. 测试代码

    • 加入了多页面fill的测试

    • 改了一些注释

    • 更改了assert_matches!的验证方式

  2. 参考x86vcpu实现, 了解虚拟化硬件配置, 阅读了fn hardware_enable(&mut self) -> AxResult的代码

    • 检查cpu型号是否支持虚拟化, CR4 VMXE检查是否已经开启
    • 启用XSAVE/XRSTOR
    • 配置 IA32_FEATURE_CONTROL MSR 并 锁定
    • CR0 和 CR4 寄存器检查(各个位是否符合)
    • 读取IA32_VMX_BASIC_MSR, 并验证信息
    • 给VMCS id和分配frame
    • 设置 CR4 的 VMXE 位
    • 执行 VMXON

Day11

尝试合并陈宏和我的测试代码依赖的Mock分配器, 实现AxMmHal和PagingHandler, 迁移到全局共享的地方

Day12

Day13

今天回家, 晚上读了一些龙芯vcpu架构的相关文档, 但是没有找到有关虚拟化初始硬件配置与检测的内容.

Day14

  1. 更新了测试代码, 用了苏助教给的axin crate, 已经push到我fork仓库的分支上了
  2. 了解了虚拟机的的启动和退出流程, 查看了相关源码

Day15

  • 官网没有找到与虚拟化拓展相关的内容, 尝试向工作人员要一下
  • 了解了axvisor中vcpu设计框架, 相关struct, trait
  • PR已合并

Day16

  • 跑通最新的arceos for loongarch, 跑通了example下不需要 loongarch64-linux-musl-gcc的几个测例
  • 想从LVZ文档中找到虚拟化使能相关信息, 只找到了判断是否支持虚拟化拓展, 询问了谢助教得到一些建议.

Day17

  • 运行axvisor, 跟踪路径, 并阅读源码
  • 回顾了一下hvisor的论文

Day18

根据hvisor项目, 初步了解了龙芯虚拟化启动的准备

Day19

总结了hvisor中, 虚拟化环境开启需要的前置条件, 在hvisor_note中, 并对照架构手册进行相关寄存器查阅

Day20

完成了两个实验, 了解了最简hypervisor, 以及如何进行二阶段地址映射, 初步写了文档, 没有整理完.

Day21

查阅了axplat_crates中的boot代码了解了龙芯架构,非虚拟化的启动流程, 并整理了相关文档:boot

Day22

与ch, xzj讨论了如何去完成axvisor for LA的启动部分boot.rs的虚拟化配置添加

  • 在系统启动初期，首先进行 CPU 能力检测。通过检查 CPUCFG 寄存器的 LVZ 扩展位（bit10），来确认当前硬件是否支持虚拟化功能。

  • 在硬件支持确认后，进行 Hypervisor 自身的初始化工作。配置必要的控制寄存器，例如 GTLBC 等，为管理 Guest 虚拟机和虚拟化资源做好准备。

  • struct VMContext ，存储虚拟机状态（包括 CPU 寄存器、内存配置、中断状态等），以便在虚拟机进出时进行保存和恢复。

  • CPU 虚拟化实现： 补充实现 CPU 虚拟化相关的逻辑。这部分工作将专注于 Guest 寄存器的管理、特权指令的截获与模拟，以及 Guest 与 Host 之间的模式切换。

  • 内存虚拟化实现： 借鉴其他架构,都是两级地址翻译。同时，关注 TLB（地址转换后备缓冲区）同步问题，确保 Guest 和 Host 的 TLB 一致性。axcpu 模块中已提供的相关接口。

Day23

完成了两个实验的整理, 在hypervisor.md里, 闪到腰了, 卧床休息几天

Day24

完成了h系列所有实验, 并对4个实验笔记进行了整理hypervisor;

Day25

  • 查阅了axcpu中有关龙芯架构的部分, 初步整理了一些硬件的接口与封装的实现.
  • 通过x86_vcpu, 寻找其相关的虚拟化硬件实现代码的位置, 以检测虚拟化支持为例: 最终发现在raw-cpuid crate标准库里
    pub fn cpuid_count(a: u32, c: u32) -> CpuIdResult {
        // Safety: CPUID is supported on all x86_64 CPUs and all x86 CPUs with
        // SSE, but not by SGX.
        let result = unsafe { self::arch::__cpuid_count(a, c) };

        CpuIdResult {
            eax: result.eax,
            ebx: result.ebx,
            ecx: result.ecx,
            edx: result.edx,
        }
    }

Day26

初步确立了分工, 根据ch总结的资料并结合项目源码对vcpu设计有了更进一步的理解

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