对KVM纳入Linux虚拟化内核模块

第一个内核模块实验

一： 预习要求：

（ 1 ） 做本实验之前，请复习相关内核模块知识。 （ 2 ） 请了解内核模块的编写、编译及安装与卸载方法。 （ 3 ） 请学习内核打印函数 printk() 的用法。 （ 4 ） 请复习 Makefile 文件的编写。 二：实验目的：

（ 1 ） 掌握内核模块的组成部分。

（ 2 ） 掌握内核模块的编译、安装与卸载方法。 （ 3 ） 学会查看内核模块的信息。 三：实验任务：

编写一个内核模块module，向外导出两个函数，分别是“求累积和”和“求阶乘”功能。编写另两个内核模块module1、module2，分别使用上面module模块中的函数，实现计算。注意路径清晰，分别在三个目录下编写。 四：实验原理及方法：

Linux 内核模块（ LKM ）是一些在启动的操作系统内核需要时可以载入内核执行的代码块，不需要时由操作系统卸载。它们扩展了操作系统内核功能却不需要重新编译内核、启动系统。如果没有内核模块，就不得不反复编译生成操作系统的内核镜像来加入新功能，当附加的功能很多时，还会使内核变得臃肿。 一个 Linux 内核模块主要由以下几个部分组成：

(1) 模块加载函数 ( 必须 ) ：当通过 insmod

第一个内核模块实验

一： 预习要求：

（ 1 ） 做本实验之前，请复习相关内核模块知识。 （ 2 ） 请了解内核模块的编写、编译及安装与卸载方法。 （ 3 ） 请学习内核打印函数 printk() 的用法。 （ 4 ） 请复习 Makefile 文件的编写。 二：实验目的：

（ 1 ） 掌握内核模块的组成部分。

（ 2 ） 掌握内核模块的编译、安装与卸载方法。 （ 3 ） 学会查看内核模块的信息。 三：实验任务：

编写一个内核模块module，向外导出两个函数，分别是“求累积和”和“求阶乘”功能。编写另两个内核模块module1、module2，分别使用上面module模块中的函数，实现计算。注意路径清晰，分别在三个目录下编写。 四：实验原理及方法：

Linux 内核模块（ LKM ）是一些在启动的操作系统内核需要时可以载入内核执行的代码块，不需要时由操作系统卸载。它们扩展了操作系统内核功能却不需要重新编译内核、启动系统。如果没有内核模块，就不得不反复编译生成操作系统的内核镜像来加入新功能，当附加的功能很多时，还会使内核变得臃肿。 一个 Linux 内核模块主要由以下几个部分组成：

(1) 模块加载函数 ( 必须 ) ：当通过 insmod

KVM虚拟化技术

能够在单个服务器硬件平台上运行多个虚拟机 (VM) 的能力在如今的 IT 基础架构中实现了了成本、系统管理和灵活性等方面的优势。在单个硬件平台上托管多个虚拟机，可减少硬件开支并帮助最大限度降低基础架构成本，比如能耗和制冷成本。将操作方式不同的系统作为虚拟机整合在一个硬件平台上，可简化通过管理层（比如开源虚拟化库 (libvirt)）和基于它的工具（比如图形化的虚拟机管理器 (VMM)）对这些系统的管理工作。虚拟化还提供了如今面向服务的高可用性 IT 操作中所需的操作灵活性，支持将正在运行的虚拟机从一个物理主机迁移到另一个主机，以满足硬件或物理场所问题的需要，或者通过负载平衡最大限度提高性能，或者应对日益增长的处理器和内存需求。

开源桌面虚拟化应用程序（比如 VirtualBox）使用户甚至是小型企业（中小型业务部门或中小型企业）环境能够在单个物理系统上运行多个虚拟机。但是，VirtualBox 等虚拟化环境是作为客户端应用程序在桌面或服务器系统上运行的。企业计算环境需要更接近物理硬件（“裸机”）的高性能、面向服务器的虚拟化环境，支持用少得多的操作系统开销来执行虚拟机。裸机虚拟化机制可更好地管理硬件资源，也可最佳地利用对内置

Linux设备驱动程序原理及框架 设备驱动程序原理及框架内核模块入门篇 樊东东

课程内容

内核模块介绍 应用层加载模块操作过程 内核如何支持可安装模块 内核提供的接口及作用 模块实例

内核模块内核模块介绍

Linux采用的是整体式的内核结构，这种结构 采用的是整体式的内核结构， 采用的是整体式的内核结构 的内核一般不能动态的增加新的功能。为此， 的内核一般不能动态的增加新的功能。为此， Linux提供了一种全新的机制，叫(可安装) 提供了一种全新的机制， 可安装) 提供了一种全新的机制 模块” )。利用这个机制 “模块”(module)。利用这个机制，可以 )。利用这个机制， 根据需要， 根据需要，在不必对内核重新编译链接的条件 将可安装模块动态的插入运行中的内核， 下，将可安装模块动态的插入运行中的内核， 成为内核的一个有机组成部分； 成为内核的一个有机组成部分；或者从内核移 走已经安装的模块。正是这种机制， 走已经安装的模块。正是这种机制，使得内核 的内存映像保持最小， 的内存映像保持最小，但却具有很大的灵活性 和可扩充性。 和可扩充性。

内核模块内核模块介绍

可安装模块是可以在系统运行时动态地安装和 卸载的内核软件。严格来说， 卸载的内核软件。严格

KVM虚拟化技术

能够在单个服务器硬件平台上运行多个虚拟机 (VM) 的能力在如今的 IT 基础架构中实现了了成本、系统管理和灵活性等方面的优势。在单个硬件平台上托管多个虚拟机，可减少硬件开支并帮助最大限度降低基础架构成本，比如能耗和制冷成本。将操作方式不同的系统作为虚拟机整合在一个硬件平台上，可简化通过管理层（比如开源虚拟化库 (libvirt)）和基于它的工具（比如图形化的虚拟机管理器 (VMM)）对这些系统的管理工作。虚拟化还提供了如今面向服务的高可用性 IT 操作中所需的操作灵活性，支持将正在运行的虚拟机从一个物理主机迁移到另一个主机，以满足硬件或物理场所问题的需要，或者通过负载平衡最大限度提高性能，或者应对日益增长的处理器和内存需求。

开源桌面虚拟化应用程序（比如 VirtualBox）使用户甚至是小型企业（中小型业务部门或中小型企业）环境能够在单个物理系统上运行多个虚拟机。但是，VirtualBox 等虚拟化环境是作为客户端应用程序在桌面或服务器系统上运行的。企业计算环境需要更接近物理硬件（“裸机”）的高性能、面向服务器的虚拟化环境，支持用少得多的操作系统开销来执行虚拟机。裸机虚拟化机制可更好地管理硬件资源，也可最佳地利用对内置

KVM虚拟化技术

能够在单个服务器硬件平台上运行多个虚拟机 (VM) 的能力在如今的 IT 基础架构中实现了了成本、系统管理和灵活性等方面的优势。在单个硬件平台上托管多个虚拟机，可减少硬件开支并帮助最大限度降低基础架构成本，比如能耗和制冷成本。将操作方式不同的系统作为虚拟机整合在一个硬件平台上，可简化通过管理层（比如开源虚拟化库 (libvirt)）和基于它的工具（比如图形化的虚拟机管理器 (VMM)）对这些系统的管理工作。虚拟化还提供了如今面向服务的高可用性 IT 操作中所需的操作灵活性，支持将正在运行的虚拟机从一个物理主机迁移到另一个主机，以满足硬件或物理场所问题的需要，或者通过负载平衡最大限度提高性能，或者应对日益增长的处理器和内存需求。

开源桌面虚拟化应用程序（比如 VirtualBox）使用户甚至是小型企业（中小型业务部门或中小型企业）环境能够在单个物理系统上运行多个虚拟机。但是，VirtualBox 等虚拟化环境是作为客户端应用程序在桌面或服务器系统上运行的。企业计算环境需要更接近物理硬件（“裸机”）的高性能、面向服务器的虚拟化环境，支持用少得多的操作系统开销来执行虚拟机。裸机虚拟化机制可更好地管理硬件资源，也可最佳地利用对内置

一． 网络设备的数据包处理。 如下

1. 驱动装调用: net_dev_init

2. net_dev_init中设定收包处理函数process_backlog

sd->backlog.poll = process_backlog;

3. process_backlog中调用 __netif_receive_skb(skb);

4.__netif_receive_skb中找到对应的包处理函数，然后处理 type = skb->protocol;

list_for_each_entry_rcu(ptype, &ptype_base[ntohs(type) & PTYPE_HASH_MASK], list) { if (ptype->type == type && (ptype->dev == null_or_dev || ptype->dev == skb->dev || ptype->dev == orig_dev)) { if (pt_prev) ret = deliver_skb(skb, pt_prev, orig_dev); pt_prev = ptype; } }

代码布局：

一、读写数据流： drivers/scsi/scsi_lib.c

scsi_execute_req===>scsi_execute===>blk_execute_rq===>blk_execute_rq_nowait

错误恢复:

drivers/scsi/scsi_error.c

内核线程scsi_error_handler===>

二、初始化：(本文！)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- scsi高层（scsi磁盘）驱动： 1代码分布

2核心调用：

drivers/scsi/sd.c（这里以scsi disk设备为例） 同步执行部分：sd_probe

异步执行部分：sd_probe_async===>sd_revalidate_disk===>sd_spinup_disk

----------------------------------------------------------------------------

Linux 内核解析

I Bootstrap

1 汇编代码分析

2 start_kernel函数

3 准备进入用户态 3.1 Initrd初始化

3.1.0 准备知识

在讲述如何释放initrd到rootfs之前，有比较讲述一下什么是rootfs，rootfs的初始化相关的函数；以及rootfs的初始化函数是如何被调用的。

这里所说的rootfs指的是VFS的根节点/，以及在内存中创建的根目录/下的文件和目录节点，这个文件系统仅仅存在于内存之中，由内核初始化的时候负责创建，该文件系统不会存储到其它非易失性介质上。该rootfs文件系统mnt_init函数调用init_rootfs和init_mount_tree两个函数来负责创建和初始化： void __init mnt_init(void) { ...... //这个函数很简单，就是注册了rootfs 的文件系统。 init_rootfs(); //在这里，将rootfs 文件系统挂载，它的挂载点默认为”/”。 //最后切换进程的根目录和当前目录为”/”，这也就是根目录的由来。 //不过这里只是初始化，等挂载完具体的文件系统之后， //一般都会将根目录切换到具体的文件系统，所以在系统

本章将为大家介绍内核中存在的各种任务调度机理以及它们之间的逻辑关系（这里将覆盖进程调度、推后执行、中断等概念、），在此基础上向大家解释内核中需要同步保护的根本原因和保护方法。最后提供一个内核共享链表同步访问的例子，帮助大家理解内核编程中的同步问题。

内核任务调度与同步关系引言

对于从事应用程序开发的朋友来说，用户空间的任务调度与同步之间的关系相对简单，无需过多考虑需要同步的原因。这一是因为在用户空间中各个进程都拥有独立的运行空间，进程内部的数据对外不可见，所以在各个进程即使并发执行也不会产生对数据访问的竞争。第二是因为用户空间与内核空间独立，所以用户进程不会与内核任务交错执行，因此用户进程不存在与内核任务并发的可能。以上两个原因使得用户同步仅仅需要在进程间通讯和多线程编程时需要考虑。

但是在内核空间中情况要复杂的多，需要考虑同步的原因大大增加了。这是因为内核空间中的共享数据对内核中的所有任务可见，所以当在内核中访问数据时，就必须考虑是否会有其他内核任务并发访问的可能、是否会产生竞争条件、是否需要对数据同步。而内核并发的“罪魁祸首”便是内核中复杂多变的任务调度——这里的任务调度包含所有可能引起内核任务更换的情况。

并发，竞争和同步的概念