kvm api でいろいろするやつ

参考:

公式のAPIに関してのドキュメント: https://www.kernel.org/doc/html/latest/virt/kvm/api.html https://github.com/torvalds/linux/blob/2861952/Documentation/virtual/kvm/api.txt

kvmを使ってみるやつ: http://yuma.ohgami.jp/Identeki-MBR/01_hello.html

初歩的な機能を出力だけのROMを用意してやってみる

### とりあえず/dev/kvmをopenする． 当然kvm的な操作はここにioctlすることになる．
int kvmfd = open("/dev/kvm", O_RDWR);

### VMを作成する．(VMのメモリのやつとかそこらへんができるんだと思う．←←←調べ直して書き直す)
int vmfd = ioctl(kvmfd, KVM_CREATE_VM, 0);

### ROMを登録する．要はここにBIOSとかぶっ込んで(これハードディスクはどうすればいいのかわからんけど．別で同じように登録して良いんか)
### 起動すればいいという話
### とりあえずテスト用に雑なバイナリをくっつけておく．
### ROM_SIZE: romのサイズ
### ここmmapでいいのかallocate系にすべきなのかとかちょっとよくわかってない．
// 領域を確保して
uint8_t *mem = mmap(NULL, ROM_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS|MAP_NORESERVE, -1, 0);
// romを確保したところにコピー
memcpy(mem, rom_bin, sizeof(rom_bin));
// このromの情報の構造体をioctlでVMに設定する．
struct kvm_userspace_memory_region region = {
      .guest_phys_addr = 0,
      .memory_size = ROM_SIZE,
      .userspace_addr = (uin64_t)mem
};
ioctl(vmfd, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &region);

### VCPUを作成する
### ioctlのあとkvm側で作成されるkvm_runを利用する必要があるのでアクセスできるようにしておく．
// 第3引数は作成するvcpu_id
int vcpufd = ioctl(vmfd, KVM_CREATE_VCPU, 0);
size_t mmap_size = ioctl(kvmfd, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, NULL);
struct kvm_run *run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, vcpufd, 0);

### VCPUのレジスタの初期設定 ☆☆☆よくわかってないからあとで調べ直す．
### SREGSとREGSの二つあるらしく，それぞれ別のioctlで設定や取得をする．
// SREGについて ※セグメントレジスタ
struct kvm_sregs sregs;
ioctl(vcpufd, KVM_GET_SREGS, &sregs);
sregs.cs.base = 0;
sregs.cs.selector = 0;
ioctl(vcpufd, KVM_SET_SREGS, &sregs);
ここで、この項のVMは「起動されると0x00000000の命令から実行を始める」こととします。そのための「セグメンテーション」と呼ばれるx86 CPUの機能の設定を行っているのがリスト1.8です。セグメンテーションとはアドレス空間を「セグメント」と呼ぶ領域に分けてアクセスする方式です。セグメントには用途が決まっているものもあり、リスト1.8では「コードセグメント(CS)」という「CPUが実行する命令が配置されているセグメント」の設定を行っています。やっていることは単にCSがアドレス0x00000000から始まる事を設定しているだけです。
// REGSについて ※ステータスレジスタ
struct kvm_regs regs = {
        .rip = 0x0,
        .rflags = 0x02, /* RFLAGS初期状態 */
};
ioctl(vcpufd, KVM_SET_REGS, &regs);
レジスタripはCSの先頭からのオフセットです。KVM_SET_SREGSでCSは0x00000000から始まるように設定したので、ripも0を設定しておくことで、VCPUはVM起動後、0x00000000の命令から実行を始めるようになります。レジスタrflagsはCPUの状態を示すフラグです。予約ビットで1を書くことが決められているビットを除き、すべてのビットを0で初期化します。

### 実行する
### 特権命令やIO処理があったら動作が戻ってくるので，そこらへんのデバイスエミュレーションとかが本来はある．
uint8_t is_running = 1;
while (is_running) {
  ioctl(vcpufd, KVM_RUN, NULL);
  switch (run->exit_reason) {  /* exit_reasonで分岐 エミュレーションとかする */
  case KVM_EXIT_HLT:      /* HLTした */
    /* printf("KVM_EXIT_HLT\n"); */
    is_running = 0;
    fflush(stdout);
    break;
  case KVM_EXIT_IO:       /* IO操作 */
    if (run->io.port == 0x01 && run->io.direction == KVM_EXIT_IO_OUT) {
      putchar(*(char *)((unsigned char *)run + run->io.data_offset));
    }
  }
}

とりあえずこれでromがちゃんとしていれば雑に動くVMが立てられるはず． あとは割り込みコントローラとかタイマとか追加して，romがちゃんとBIOSとかになってて， あとRAMもしっかり追加してやらないといけない．