虚拟化

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“Let us build ourselves a city, with a tower that reaches to the heavens, so that we may make a name for ourselves; otherwise we will be scattered over the face of the whole earth.”

虚拟化的基本原理

所谓虚拟化，就是通过软件的方式模拟计算机的各种硬件，最后创造一台虚拟的计算机

常见硬件的虚拟化

寄存器

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int32_t regs[8];
#define REG_EAX 1;
#define REG_EBX 2;
#define REG_ECX 3;
...
int32_t eip;
int16_t segregs[4];
...

内存

构造内存空间
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char mem[256*1024*1024];
模拟内存映射
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#define KB		1024
#define MB		1024*1024

#define LOW_MEMORY	640*KB
#define EXT_MEMORY	10*MB

uint8_t low_mem[LOW_MEMORY];
uint8_t ext_mem[EXT_MEMORY];
uint8_t bios_rom[64*KB];

uint8_t read_byte(uint32_t phys_addr) {
    if (phys_addr < LOW_MEMORY)
        return low_mem[phys_addr];
    else if (phys_addr >= 960*KB && phys_addr < 1*MB)
        return rom_bios[phys_addr - 960*KB];
    else if (phys_addr >= 1*MB && phys_addr < 1*MB+EXT_MEMORY) {
        return ext_mem[phys_addr-1*MB];
        else ...
}

void write_byte(uint32_t phys_addr, uint8_t val) {
    if (phys_addr < LOW_MEMORY)
        low_mem[phys_addr] = val;
    else if (phys_addr >= 960*KB && phys_addr < 1*MB)
        ; /* ignore attempted write to ROM! */
    else if (phys_addr >= 1*MB && phys_addr < 1*MB+EXT_MEMORY) {
        ext_mem[phys_addr-1*MB] = val;
        else ...
}

CPU执行过程

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for (;;) {
    read_instruction(); //BIU
    switch (decode_instruction_opcode()) {     //EU
        case OPCODE_ADD:   //加
            int src = decode_src_reg();
            int dst = decode_dst_reg();
            regs[dst] = regs[dst] + regs[src];
            break;
        case OPCODE_SUB:
            int src = decode_src_reg();
            int dst = decode_dst_reg();
            regs[dst] = regs[dst] - regs[src];
            break;         //减
            ...
    }
    eip += instruction_length;
}

外设虚拟化

硬盘

读写文件假装在读写硬盘

显示设备

在真实的显示设备划分一块区域作为虚拟机显示设备

键盘

将键盘、鼠标等事件放入事件队列中，从而将真实的键盘转换为虚拟的键盘

参考文献

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