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qemu源码的阅读笔记

qemu_reading

个人的qemu阅读笔记.预期要阅读的qemu代码版本为2.8.1.预期要参考书籍为QEMUKVM源码解析与应用.

虽然本人想一上来就能读透2.8.1的代码,但是草草看了一眼,发现代码复杂度过高,难度过大.在之前没有任何知识储备的情况下,阅读体验太差,容易放弃.

不过,要知道,一个项目并不是一开始就是这么桀骜难懂的,最开始的一些版本一定是足够简洁易懂的.所以本人采用了一种迂回的方式,那就是从qemu的最简单版本开始,啃透了,然后进入下一个高阶版本继续来啃,这样的话,阅读体验会好很多.

这篇文章会随着阅读进度的推进而逐渐完善,持续的时间预估在半年左右,不过不管怎么样,我总会读完qemu的核心代码的,阅读笔记也会逐渐变得完备.

和之前的读码笔记一样,我还是想说一句,读这份代码,其实对本人的工作的帮助极其有限,我读这份代码,仅仅是源于兴趣,qemu实现的功能是十分有意思的,一份简短的代码,就能让你熟知硬件和操作系统是如何来进行交互的,可以从另外一个层面加深你对软硬件的理解.

个人的推荐

个人觉得值得一读的几个版本:

1. v0.1.6 这个版本第一次实现了一个简易的汇编代码转换器,而且是可以正常工作的那种,虽然说从i386转换到i386比较鸡肋,不过参考一下它的实现**是很有必要的,在qemu的后续版本,会实现i386 -> arm等架构的汇编转换,**是类似的,需要注意的,仅仅只有技术细节,不感兴趣的同学,大可以忽略不管.

2. v0.4.4 这个版本模拟的一台x86 pc,而且可以运行linux内核了,可以说,麻雀虽小,五脏俱全. 这个版本代码的模块化**还不是很完善,而且qemu模拟的硬件都过分简洁,不过这正是我们所追求的,此版本代码量还没有过分膨胀,涉及的硬件知识还在可以接受的范围之内,可以充分体验到qemu的核心**,一切皆内存.qemu的后续版本,硬件模拟的代码越来越正式,越来越复杂,想要完全弄懂,难度就陡然上升了.

3. v0.8.2 这个版本发布于06年,历经了3年的开发,功能已经相当完善了,这个版本新增了一些重要的特性,比如说smp,也就是多核,新增了usb接口的模拟,这些新特性都值得一看.

4. v0.10.6 新加入了tcg,这个功能值得一读.

读完上面4个版本,qemu的设计**,发展的脉络,我们基本上就捋得很清楚了.后续的代码基本也可以很快上手.

如何追踪代码

至于2005年之前的qemu版本,个人推荐还是自己搭建一个redhat9的虚拟机.

下面是个人搭建的环境:

[root@localhost root]# uname -a
Linux localhost.localdomain 2.4.20-8 #1 Thu Mar 13 17:18:24 EST 2003 i686 athlon i386 GNU/Linux
[root@localhost root]# gcc --version
gcc (GCC) 3.2.2 20030222 (Red Hat Linux 3.2.2-5)
Copyright (C) 2002 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

个人尝试了一圈,也就这个版本能正常将最原始的代码编译出来了.

我这里分享一下镜像链接,这个是上古时代的redhat.

https://pan.baidu.com/s/1HjCW1pH6NURwnRFZTr2jxA 提取码: 89u5

如何来测试代码

v0.1.6

只需要搭建环境就可以跑,不需要折腾.

v0.4.4

v0.4.4版本所涉及的测试文件vl-test-xxx.tar.gz,我在网上找了一圈,都因为年代久远,找不到了,不过v0.5.1版本之后的测试文件,是能够找到的.

我自己摸索了一下,发现对这些文件修改一下,也能满足测试的需求.

至于地址,自然是找一下网页的历史快照Wayback Machine (archive.org)

搜索一下qemu.org这个网址的历史快照.

[root@localhost linux-test]# ls 
bzImage-2.4.21  bzImage-2.5.74  linux.img  vl
[root@localhost linux-test]# ./vl -hda linux.img bzImage-2.4.21 "console=ttyS0 root=/dev/hda"
[root@localhost linux-test]# cat /etc/vl-ifup 
#!/bin/sh
sudo /sbin/ifconfig $1 172.20.0.1

不得不说,看到几千行代码,就能虚拟出一台简易的x86设备,就足够让人兴奋不已了.

ps: 找到这个可用的镜像,费了我好大的力气,不过好在运气比较好,最终还是找到了.

总结

对于qemu这套代码,个人断断续续也折腾了大半年了.也算是有一些心得体会吧.最近在忙一些比较重要的事情,因此对qemu就比较冷落了.断片了两个月,重新开始读码,还是有一些难度的.

个人从最开始版本开始追踪,一直追踪到了0.10.6这个版本,说实话,我没有打算对qemu了若指掌,单纯只是对硬件做的事情感兴趣,对qemu是如何来模拟硬件感兴趣而已.

因为有过很多的代码阅读经验,现在读代码,对于自己感兴趣的部分,我都做详尽的阅读笔记,比如cpu的模拟,网卡的模拟,中断的模拟,pci,dma,usb的模拟,以及qemu的重头戏,tcg代码生成,仔细想了一下,感兴趣的硬件,该读的,其实都已经读完了.

首先值得一提的是,qemu的代码确实很漂亮,qemu中的硬件模拟,让我从更高的一个角度,看到了硬件究竟是如何同软件来协同工作的.

不过有一些事情确实需要吐槽,qemu越到后面的版本,代码变得越来越复杂了.要掌握所有的代码基本变成了一件不可能的事情.

如果仅仅只是为了了解硬件原理的同学,读一下早期的代码就行了,最新的代码,代码比较难读,不要给自己添加难度.

好吧,将近半年的读码之路,也要告一段落了,毕竟再深入下去,就只能对照这datasheet,一个点一个点来扣qemu的实现细节了,这个其实意义不是特别大,毕竟本人不是搞硬件的.

当然,这里的读码笔记也会断断续续更新的,我的下一步计划应该是完成拖了n久的驱动学习了,学习驱动的过程中,如果个人对某个硬件实现的功能特别感兴趣,会进一步地到qemu中来看一下,硬件究竟是如何实现的,当然,也会有对应的读码笔记的.