启用虚拟化

Qualcomm^® Linux 通过 KVM(基于内核的虚拟机)支持硬件辅助虚拟化,KVM 直接集成到 Linux 内核中,能够以接近原生的性能运行客户机操作系统。在实现 Armv8.1 或更高版本的 Qualcomm SoC 上,虚拟主机扩展(VHE)默认启用,使主机内核运行在 EL2,而客户机内核和用户空间运行在 EL1 和 EL0。

请参阅发行说明,了解平台能力以及对 hypervisor 方案的支持情况。

先决条件与 Kconfig

在主机内核配置中启用以下选项:

CONFIG_KVM=y
CONFIG_VIRTUALIZATION=y

KVM 要求内核在异常级别 2(EL2)启动。启动后在设备上验证 KVM 是否可用:

ls -l /dev/kvm

在 EL2 启动内核

除少数平台外,各平台现已默认配置为启动进入 KVM。请参阅发行说明了解各平台的能力。对于启动进入 Gunyah 而非 KVM 的平台,请使用以下说明切换到 KVM。请按给定顺序执行步骤。

默认配置为启动进入 KVM 的平台不需要执行以下步骤。

使用默认镜像启动。

更新 EFI 变量以选择 KVM 设备树覆盖:

echo -n "el2kvm" > /var/data
efivar -n 882f8c2b-9646-435f-8de5-f208ff80c1bd-VendorDtbOverlays -w -f /var/data
efivar -n 882f8c2b-9646-435f-8de5-f208ff80c1bd-VendorDtbOverlays -p
sync

重启进入 fastboot 模式。在设备 shell 中运行以下命令:
reboot bootloader
从主机刷写 KVM XBL 配置镜像:
fastboot flash xbl_config_a xbl_config_kvm.elf
xbl_config_kvm.elf 文件位于 Yocto 构建输出的 build/tmp/deploy/images/<machine-name> 目录下。替换以下内容:
- 将 <machine-name> 替换为实际的 Yocto 机器配置名称,例如 iq-9075-evk。
重启设备。

启动客户机 VM

在启动客户机 VM 之前,请确保客户机内核镜像(Image)、根文件系统 CPIO(rootfs.cpio.gz)和根文件系统镜像(rootfs.ext4)已存在于主机的 /mnt/overlay/guest/ 目录中。

使用 QEMU

使用 ramdisk 启动:

qemu-system-aarch64 \
    -M virt -m 2G \
    -kernel /mnt/overlay/guest/Image \
    -initrd /mnt/overlay/guest/rootfs.cpio.gz \
    -cpu host --enable-kvm -smp 4 -nographic

使用根文件系统镜像启动:

qemu-system-aarch64 \
    -M virt -m 2G \
    -kernel /mnt/overlay/guest/Image \
    -drive file=/mnt/overlay/guest/rootfs.ext4,if=virtio,format=raw \
    -append "root=/dev/vda" \
    -cpu host --enable-kvm -smp 4 -nographic

使用 libvirt

Libvirt 通过 virsh 命令行工具和 libvirtd 守护进程管理 VM。从 XML 域文件定义 VM,然后使用以下命令进行控制: 表:常用 virsh VM 管理命令

命令	用途
`virsh define <xml-file>`	从 XML 定义文件注册一个新的 VM 域
`virsh list --all`	列出所有已定义的 VM 域及其状态
`virsh start <domain>`	启动一个已停止的 VM
`virsh console <domain>`	连接到 VM 串行控制台(按 Ctrl+] 断开)
`virsh shutdown <domain>`	正常关闭正在运行的 VM
`virsh undefine <domain>`	移除一个 VM 定义

替换以下内容:

将 <xml-file> 替换为 libvirt XML 域定义文件的路径。
将 <domain> 替换为 XML <name> 元素中定义的 VM 域名称。

有关 libvirt XML 域定义示例,请参阅 libvirt 域格式文档。

Virtio 设备支持

Virtio 提供了一个半虚拟化 I/O 框架,用于在客户机 VM 与主机之间实现高性能设备模拟。前端驱动运行在客户机操作系统中;后端驱动运行在 QEMU 或内核中。通信使用 virtqueue(环形缓冲区)以最大限度减少客户机到主机的切换。 表:支持的 virtio 设备

设备	主机 Kconfig	客户机 Kconfig	用途
virtio-block	—	`CONFIG_VIRTIO_BLK`	客户机 VM 的块存储设备
virtio-net	—	`CONFIG_VIRTIO_NET`	客户机 VM 的网络接口
virtio-serial	—	`CONFIG_VIRTIO_CONSOLE`	主机与客户机之间的串行通信通道
virtio-9p	`CONFIG_NET_9P`、`CONFIG_NET_9P_VIRTIO`	`CONFIG_NET_9P`、`CONFIG_NET_9P_VIRTIO`、`CONFIG_9P_FS`	通过 9P 协议实现主机到客户机的目录共享
VSOCK	`CONFIG_VSOCKETS`、`CONFIG_VHOST_VSOCK`	`CONFIG_VSOCKETS`、`CONFIG_VIRTIO_VSOCKETS`	主机到客户机的套接字通信
virtio-IOMMU	—	`CONFIG_VIRTIO_IOMMU`	用于 DMA 管理的半虚拟化 IOMMU
virtio-balloon	—	`CONFIG_VIRTIO_BALLOON`	动态客户机内存回收与分配

主机到客户机的文件共享(virtio-9p)

使用 9P 文件系统将主机目录传递给客户机 VM:

qemu-system-aarch64 \
    -M virt -m 2G \
    -kernel /mnt/overlay/guest/Image \
    -drive file=/mnt/overlay/guest/rootfs.ext4,if=virtio,format=raw \
    -append "root=/dev/vda" \
    -cpu host --enable-kvm -smp 4 -nographic \
    -fsdev local,id=fsdev0,path=/mnt/overlay/test_dir,security_model=passthrough \
    -device virtio-9p-pci,fsdev=fsdev0,mount_tag=hostshare

在客户机内挂载共享目录:

mount -t 9p -o trans=virtio hostshare <mount-point>

替换以下内容:

将 <mount-point> 替换为客户机内用于挂载共享文件夹的目录。

虚拟套接字(VSOCK)

VSOCK 使用上下文标识符(CID)实现客户机 VM 与主机之间的套接字通信。主机 CID 始终为 2;客户机 CID 从 3 开始。 表:保留的 CID 值

CID	说明
-1	任意地址(用于绑定)
0	Hypervisor
1	回环(Loopback)
2	主机

在 QEMU 调用中添加 VSOCK:

-device vhost-vsock-pci,guest-cid=<cid>

替换以下内容:

将 <cid> 替换为要分配给客户机 VM 的 CID,例如 73。

设备直通

可以使用 VFIO(PCI)、libusb(USB)或 chardev 后端(UART)将物理设备直通给客户机 VM。在主机上识别 USB 设备:

lsusb

在主机上识别 PCI 设备:

lspci

使用 lsusb 输出中的厂商 ID 和产品 ID,在 QEMU 调用中添加 USB 直通:

-device qemu-xhci -device usb-host,vendorid=<vid>,productid=<pid>

使用 lspci 输出中的域、总线、插槽和功能号添加 PCI 直通:

-device vfio-pci,host=<bus>:<slot>.<function>

替换以下内容:

将 <vid> 和 <pid> 替换为十六进制的 USB 厂商 ID 和产品 ID,例如 0x0781 和 0x5567。
将 <bus>、<slot>、<function> 替换为 lspci 输出中的 PCI 地址组成部分。

对于 UART 直通,配置指向主机 TTY 设备的 chardev 后端,并将其作为 virtserialport 暴露给客户机。

可观测性与维护

KVM 跟踪

通过 tracefs 启用 KVM 事件跟踪:

echo 1 > /sys/kernel/tracing/events/kvm/enable
cat /sys/kernel/tracing/trace

QEMU 跟踪事件可以重定向到内核 ftrace 缓冲区。启动客户机 VM 并启用 virtio 跟踪:

qemu-system-aarch64 \
    -M virt -m 2G \
    -kernel /mnt/overlay/guest/Image \
    -drive file=/mnt/overlay/guest/rootfs.ext4,if=virtio,format=raw \
    -append "root=/dev/vda" \
    -cpu host --enable-kvm -smp 4 -nographic \
    -trace "virtio*"

看门狗

QEMU 模拟一个 I6300 ESB 看门狗设备,以标准看门狗字符设备的形式暴露给客户机。在客户机内核中启用它:

CONFIG_I6300ESB_WDT=y

将看门狗添加到 libvirt 域 XML:

<devices>
  <watchdog model='i6300esb' action='reset'/>
</devices>

action 属性控制超时时的行为:reset 重启客户机,poweroff 将其关机。详情请参阅 libvirt 看门狗文档。

远程命令执行

QEMU 客户机代理(qemu-ga)允许在没有网络连接的情况下从主机在客户机 VM 上运行命令。在客户机操作系统用户空间中启用 qemu-ga,并通过 virtio-serial 接口进行配置。使用带有 guest-exec 子命令的 virsh qemu-agent-command 远程执行命令:

virsh qemu-agent-command <domain> '{"execute":"guest-exec","arguments":{"path":"cat","arg":["/proc/meminfo"],"capture-output":true}}'

替换以下内容:

将 <domain> 替换为 VM 域名称。

更多信息请参阅 QEMU Guest Agent。

简介

架构

关键文档

技术

系统

发行说明

先决条件与 Kconfig

在 EL2 启动内核

启动客户机 VM

使用 QEMU

使用 libvirt

Virtio 设备支持

主机到客户机的文件共享(virtio-9p)

虚拟套接字(VSOCK)

设备直通

可观测性与维护

KVM 跟踪

看门狗

远程命令执行

​先决条件与 Kconfig

​在 EL2 启动内核

​启动客户机 VM

​使用 QEMU

​使用 libvirt

​Virtio 设备支持

​主机到客户机的文件共享(virtio-9p)

​虚拟套接字(VSOCK)

​设备直通

​可观测性与维护

​KVM 跟踪

​看门狗

​远程命令执行

先决条件与 Kconfig

在 EL2 启动内核

启动客户机 VM

使用 QEMU

使用 libvirt

Virtio 设备支持

主机到客户机的文件共享(virtio-9p)

虚拟套接字(VSOCK)

设备直通

可观测性与维护

KVM 跟踪

看门狗

远程命令执行