QEMU模拟器及其与CXL功能模拟技术详解

QEMU模拟器及其与CXL功能模拟技术详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_43633784/article/details/137567485

在探讨QEMU及其与CXL功能模拟相关技术时，本文将从QEMU的基本概念出发，详细解析其工作模式、与KVM的关系，以及在CXL功能模拟方面的具体实现。

前言

在撰写技术论文时，直接引用QEMU官网的介绍虽然省事，但并不推荐。为了确保对QEMU有深入的理解，本文将探讨QEMU的基本原理、功能模拟方式，以及其在CXL相关功能方面的实现。

需要关注的问题

1. QEMU是什么？QEMU有哪些工作模式？
2. QEMU是如何支持CXL相关功能的？具体支持哪些功能？
3. KVM与QEMU的关系是什么？它们是如何协作的？

问题一：QEMU是什么？

QEMU（Quick EMUlator）是一种开源的虚拟机监视器和仿真器，主要目的是实现功能上的模拟，而不关注系统内部实现与真实世界是否完全一致。

QEMU主要有两种使用方式：

• 作为emulator使用：包括full-system和user-mode两种模式。full-system模式会模拟系统的全部组件，包括处理器和外围设备，可以直接在其上运行操作系统；user-mode模式则是在当前宿主机环境下，运行与当前CPU不同指令集的进程。
• 作为virtualizer使用：通过底层硬件支持（如Intel-VT、AMD-V等虚拟化技术）和Xen或KVM等系统级虚拟化技术相结合，高效运行虚拟化系统。

emulator与virtualizer的区别

• emulator：主要用于模拟不同指令集或体系架构的CPU，通常需要解释执行微指令，因此效率相对较低。
• virtualizer：主要虚拟出相同指令集和架构的硬件平台，可以直接利用CPU执行目标指令，因此运行速度更快。

问题二：QEMU如何支持CXL功能？

QEMU主要支持CXL 2.0及更高版本，并实现了多个CXL系统标准组件，包括CXL主机桥、CXL根端口、CXL交换机以及CXL type 3设备等。这些组件的控制和功能是通过系统软件使用CXL 2.0规范中描述的方法来实现的。

问题三：QEMU与KVM的关系

QEMU本身可以模拟底层的全部硬件，包括CPU、内存和硬件设备等。Guest OS将QEMU模拟出的硬件视为真实硬件进行交互，但所有指令都需要通过QEMU转译，因此性能较差。

KVM是Linux内核的一个模块，主要功能是打开并初始化Virtual Machine Extension（VMX）功能，提供相应的接口以支持虚拟机运行。KVM只模拟CPU和内存，Guest OS的CPU指令不需要经过QEMU转译，直接运行，从而大大提高速度。

QEMU-KVM的结合是为了同时满足虚拟化性能和与底层模拟硬件的交互。在这种模式下，QEMU负责模拟网卡、显示器等I/O设备，而CPU和内存的模拟则由KVM负责。此外，为了进一步提高设备性能，还引入了pass through半虚拟化设备。

上图来自：https://blog.csdn.net/whatday/article/details/78445932

参考文献

1. QEMU入门指南
2. QEMU的编译与使用
3. Qemu: User mode emulation and Full system emulation
4. QEMU支持3种运行模式的理解
5. CXL-QEMU
6. KVM-Qemu-Libvirt三者之间的关系
7. QEMU和KVM的关系