QEMU源码全解析 —— 内存虚拟化（12）

接前一篇文章： QEMU源码全解析 —— 内存虚拟化（11）

本文内容参考：

《趣谈 Linux操作系统 》 —— 刘超， 极客时间

《 QEMU /KVM源码解析与应用》 —— 李强，机械工业出版社

QEMU内存管理模型

浅谈QEMU Memory Region 与 Address Space

【QEMU系统分析之实例篇（七）】-CSDN博客

QEMU内存分析（一）：内存虚拟化关键结构体 - Edver - 博客园

特此致谢！

2. QEMU虚拟机内存初始化

上一回讲到，虚拟机内存的平坦化以AddressSpace为单位，也就是以AddressSpace的根MemoryRegion为起点，将其所表示的内存拓扑的无环图结构变为平坦模式。具体的实现函数是address_space_update_topology和其中的generate_memory_topology，两个均在softmmu/memory.c中，代码如下：

static void address_space_update_topology(AddressSpace *as)
{
    MemoryRegion *physmr = memory_region_get_flatview_root(as->root);

    flatviews_init();
    if (!g_hash_table_lookup(flat_views, physmr)) {
        generate_memory_topology(physmr);
    }
    address_space_set_flatview(as);
}

/* Render a memory topology into a list of disjoint absolute ranges. */
static FlatView *generate_memory_topology(MemoryRegion *mr)
{
    int i;
    FlatView *view;

    view = flatview_new(mr);

    if (mr) {
        render_memory_region(view, mr, int128_zero(),
                             addrrange_make(int128_zero(), int128_2_64()),
                             false, false);
    }
    flatview_simplify(view);

    view->dispatch = address_space_dispatch_new(view);
    for (i = 0; i < view->nr; i++) {
        MemoryRegionSection mrs =
            section_from_flat_range(&view->ranges[i], view);
        flatview_add_to_dispatch(view, &mrs);
    }
    address_space_dispatch_compact(view->dispatch);
    g_hash_table_replace(flat_views, mr, view);

    return view;
}

从代码层面概括来讲，虚拟机内存的平坦化过程是将AddressSpace中的根MemoryRegion表示的虚拟机内存地址空间转变成一个平坦的线性地址空间。每一段线性地址空间的属性和其所属的MemoryRegion都一致，每一段线性空间与虚拟机的物理地址空间都相互关联。

虚拟机内存的平坦化 以AddressSpace为单位 ，也就是 以AddressSpace的根MemoryRegion为起点 ，将其所表示的内存拓扑的无环图变成平坦模式。

前文已讲过，AddressSpace结构体中有一个类型为FlatView的current_map成员，其用来表示该AddressSpace对应的平坦视角。

而MemoryRegion展开之后的内存拓扑由FlatRange表示。FlatRange结构的定义在include/exec/memory.h中，代码如下：

typedef struct FlatRange FlatRange;

struct FlatRange在softmmu/memory.c中，代码如下：

/* Range of memory in the global map.  Addresses are absolute. */
struct FlatRange {
    MemoryRegion *mr;
    hwaddr offset_in_region;
    AddrRange addr;
    uint8_t dirty_log_mask;
    bool romd_mode;
    bool readonly;
    bool nonvolatile;
};

每一个FlatRange表示一段AddressSpace中的一段空间。

由于AddressSpace不是直接与FlatRange打交道的，而是经过FlatView，因此在此也给出FlagView的定义，在include/exec/memory.h中，如下：

/* Flattened global view of current active memory hierarchy.  Kept in sorted
 * order.
 */
struct FlatView {
    struct rcu_head rcu;
    unsigned ref;
    FlatRange *ranges;
    unsigned nr;
    unsigned nr_allocated;
    struct AddressSpaceDispatch *dispatch;
    MemoryRegion *root;
};

struct FlagView的成员中：

• unsigned nr：表示FlatRange的个数。
• unsigned nr_allocated：表示已经分配的FlatRange个数。
• FlatRange *ranges：指向分配的FlatRange数组。
• unsigned ref：引用计数，当为0时就销毁。

struct FlatRange的成员中：

• MemoryRegion mr：表示对应的MemoryRegion。
• hwaddr offset_in_region：表示该FlatRange在MemoryRegion中的偏移。
• AddrRange addr：表示本FlatRange所代表的区间，包括地址和大小。

/* Range of memory in the global map.  Addresses are absolute. */
struct FlatRange {
    MemoryRegion *mr;
    hwaddr offset_in_region;
    AddrRange addr;
    uint8_t dirty_log_mask;
    bool romd_mode;
    bool readonly;
    bool nonvolatile;
};

FlatView与FlatRange的关系如下图所示：

generate_memory_topology函数就是要生成这样一个FlatView。对于该函数的详细解析，请看下回。