上一节，我们讲了一下虚拟化的基本原理，以及 qemu、kvm 之间的关系。这一节，我们就来看一下，用户态的 qemu 和内核态的 kvm 如何一起协作，来创建虚拟机，实现 CPU 和内存虚拟化。
这里是上一节我们讲的 qemu 启动时候的命令。
qemu-system-x86_64 -enable-kvm -name ubuntutest  -m 2048 -hda ubuntutest.qcow2 -vnc :19 -net nic,model=virtio -nettap,ifname=tap0,script=no,downscript=no
接下来，我们在这里下载qemu 的代码。qemu 的 main 函数在 vl.c 下面。这是一个非常非常长的函数，我们来慢慢地解析它。
1. 初始化所有的 Module第一步，初始化所有的 Module，调用下面的函数。
module_call_init(MODULE_INIT_QOM);
上一节我们讲过，qemu 作为中间人其实挺累的，对上面的虚拟机需要模拟各种各样的外部设备。当虚拟机真的要使用物理资源的时候，对下面的物理机上的资源要进行请求，所以它的工作模式有点儿类似操作系统对接驱动。驱动要符合一定的格式，才能算操作系统的一个模块。同理，qemu 为了模拟各种各样的设备，也需要管理各种各样的模块，这些模块也需要符合一定的格式。
定义一个 qemu 模块会调用 type_init。例如，kvm 的模块要在 accel/kvm/kvm-all.c 文件里面实现。在这个文件里面，有一行下面的代码：
type_init(kvm_type_init);
#define type_init(function) module_init(function, MODULE_INIT_QOM)
#define module_init(function, type)                                         \
static void __attribute__((constructor)) do_qemu_init_ ## function(void)    \
{                                                                           \
    register_module_init(function, type);                                   \
}
void register_module_init(void (*fn)(void), module_init_type type)
{
    ModuleEntry *e;
    ModuleTypeList *l;
    e = g_malloc0(sizeof(*e));
    e->init = fn;
    e->type = type;
    l = find_type(type);
    QTAILQ_INSERT_TAIL(l, e, node);
}
从代码里面的定义我们可以看出来，type_init 后面的参数是一个函数，调用 type_init 就相当于调用 module_init，在这里函数就是 kvm_type_init，类型就是 MODULE_INIT_QOM。是不是感觉和驱动有点儿像？

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本文深入探讨了虚拟机设备模拟技术的实现原理，重点介绍了用户态的qemu和内核态的kvm如何协作来创建虚拟机，实现CPU和内存虚拟化。文章首先介绍了qemu的初始化模块机制，通过调用type_init函数注册模块，类似于操作系统对接驱动的模块管理。接着详细解释了模块的注册过程，包括type_init、module_init和register_module_init等函数的调用链，以及类似于Java反射机制的类和对象的动态定义过程。文章还介绍了QEMU Object Model（QOM）的面向对象反射机制，用C语言实现了一套类似于Java的反射机制。通过对kvm模块的init函数进行分析，展示了类的注册和初始化过程，以及全局哈希表type_table的使用。此外，文章还解析了qemu的命令行参数，包括启用硬件辅助虚拟化、虚拟机名称、计算机体系结构、CPU设置、内存、SMP、系统时间、显示器、网卡和硬盘等参数。总体来说，本文通过深入分析qemu和kvm的协作机制，为读者提供了深入了解虚拟化技术的机制和原理的视角。

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大王叫我来巡山
感觉设计这个软件的真厉害，怪不得我们自己做的业务系统自己都信不过，差距实在是太远，国内很多大公司在分享技术的时候也就是个PPT，根本不敢把代码放出来给大家看，也没有把实际用的效果展示给大家，只是给别人的感觉很牛逼而已。我感觉我从事这个工作这么久，真没遇到过这种大神
作者回复: 是的，绝对牛
2019-07-22

27
佳俊
看了很久都没有搞明白一个type_init 宏定义出来的函数是怎么被调用的，直到发现在module_init 里面一个这个属性的定义__attribute__((constructor))，才明白是GNU C 里面的一个特性，在main函数调用前系统会自动先调用这个函数。
作者回复: 是的
2020-05-28

8
泡泡
请问代码是用的哪个内核版本
作者回复: 4.13
2019-07-22
2
1
why
解析 qemu 的执行步骤 1. 初始化所有模块模块的信息(包括名称, 模块类型初始化函数等), 存在 TypeInfo 中, 通过调用 type_init, 将这些信息统一以 ModelEntry 的格式存储到 ModelTypeList 中. module_call_init() 会调用 ModelTypeList 中所有模块的初始化函数, 从 ModelEntry 里存储的 TypeInfo 信息生成 TypeImpl(类似于 class 文件), 这个 TypeImpl 会存储到 qemu 的一个全局 hash 表中. 2. 解析命令行参数命令行参数比较多. 其中 -machine 参数用于指定计算机体系结构. 另外网卡/硬盘的配置要分表从 Host/Guest 较多进行设置. 3. 初始化 machine 会在 qemu 的全局 hash 表中注册对应计算机体系结构的 TypeImpl 信息. 然后会调用所有 TypeImpl 的初始化方法 class_init 生成对应的 Class. 最后会得到一个 MachineClass. 然后调用 TypeImple 中的 instance_init 方法生成 MachineClass 的一个实例.
2020-02-24

12
石维康
请问老师pc_machine_type_##suffix所对应的TypeImpl的instance_init是在哪初始化的？也就是从代码里如何体现从MachineClass生成MachineState？
2019-07-23

3
柒城
老师，之后会不会开个专门讲虚拟化的专栏啊？吧QEMU和KVM好好讲讲
2021-10-15

2
robin
期望老师出一个讲openstack的专栏
2021-09-01

2
robin
openstack是调用libvirt，libevirtd再调用kvm吗？
2021-09-01

1
kkxue
nova通过libvirt驱动，将配置数据转化成XML格式的文件，用于创建虚拟机。
2022-04-26


奔跑的码仔
请问，qemu使用的是哪个版本？
2019-10-23

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