在 Zynq MPSoC 上運行 DOOM 游戲

　　步驟 3：開(kāi)始演示

　　現在，我們可以打開(kāi)虛擬網(wǎng)絡(luò )計算 (VNC) 查看器，并在運行 QEMU 的機器上連接 localhost:5900 以觀(guān)看 Doom 游戲。(注意：以上命令行只能重定向 5900 端口，因此當開(kāi)始演示時(shí)只能連接到第一個(gè) Doom 實(shí)例。如果想連接多個(gè)實(shí)例，需要為 QEMU 添加更多 hostfwd 變量，并連接到下個(gè)可用的端口[5901 用于下個(gè)實(shí)例，5902 用于第三個(gè)實(shí)例，以此類(lèi)推]，然后將這些實(shí)例連接。)

　　一旦 Doom 啟動(dòng)，你就可以使用鍵盤(pán)和鼠標控制游戲。應記住，可能需要點(diǎn)擊 ESC 鍵來(lái)開(kāi)始游戲。還應記住，你已經(jīng)很長(cháng)時(shí)間沒(méi)玩 Doom 游戲了，因此你可能走不了多遠。 別氣餒。使用自己構建的系統絕對“可行”。

　　XEN 深入探討

　　正如“Zynq MPSoC 獲得 Xen 管理程序支持”(賽靈思中國通訊，第 93 期)中所介紹， Type 1 管理程序在本機硬件上運行，Type 2 管理程序不是軟件的最底層，而是托管在 OS 上。Xen 屬于 Type 1 管理程序(圖 4)。

　　圖 4：作為 Type 1 管理程序，Xen 在本機硬件上運行，虛擬機在 Xen 之上運行 (來(lái)源：“帶虛擬化擴展的 Xen ARM” 白皮書(shū))。

　　以前，我們提到了虛擬處理器(也稱(chēng)虛擬機)。在 Xen 中，這些被稱(chēng)為域。特權最高的域被稱(chēng)為 Dom0;無(wú)特權的客戶(hù)域是 DomU 域。

　　Dom0 是 Xen 管理程序在引導時(shí)創(chuàng )建的初始域。它是特權域，并驅動(dòng)平臺上的設備。Xen 將 CPU、存儲器、中斷和定時(shí)器虛擬化，為虛擬機提供一個(gè)或多個(gè)虛擬 CPU、系統存儲器的一部分、一個(gè)虛擬中斷控制器和一個(gè)虛擬定時(shí)器。除非配置為其他方式，否則 Dom0 可直接訪(fǎng)問(wèn)所有設備并驅動(dòng)它們。Dom0 還運行一組名為半虛擬化 (PV) 后端的驅動(dòng)，為無(wú)特權虛擬機提供對磁盤(pán)、網(wǎng)絡(luò )等設備的訪(fǎng)問(wèn)權。Xen 提供用于發(fā)現和初始通信設置的所有工具。作為 DomU 的 OS 通過(guò)運行相應的 PV 前端驅動(dòng)程序來(lái)獲得對一組通用虛擬設備的訪(fǎng)問(wèn)權。根據 DomU 的數量，單個(gè)后端可服務(wù)多個(gè)前端。有一對適用于所有最常見(jiàn)設備類(lèi)型(磁盤(pán)、網(wǎng)絡(luò )、控制臺、幀緩沖器、鼠標、鍵盤(pán)等)的 PV 驅動(dòng)程序。PV 驅動(dòng)程序通常位于 OS 內核(即 Linux)中。幾個(gè) PV 后端也可以在用戶(hù)空間中運行，通常在 QEMU 中。前端在存儲器的共享頁(yè)上使用簡(jiǎn)單的環(huán)協(xié)議連接后端。從 Dom0 與管理程序交互要求程序使用定義的管理程序調用(類(lèi)似于系統調用)。Xen 提供一個(gè)名為 Xen Tools (也可寫(xiě)成 xen-tools)的、帶有庫的參考工具箱。xen-tools 包含一個(gè)名為 xl 的程序，該程序可與其他程序一起檢查狀態(tài)和創(chuàng )建客戶(hù)機。

　　利用設備半虛擬化，可在管理程序與客戶(hù)機之間就如何進(jìn)行通信達成協(xié)議。常見(jiàn)的通信協(xié)議為 Xen Bus 和 VirtIO。

　　xl 中的“create”命令要用到描述客戶(hù)機的配置文件，如果配置文件規定客戶(hù)機需要一個(gè)由 VNC 會(huì )話(huà)支持的虛擬幀緩沖器 (VFB)，那么 xl 會(huì )在 Dom0 用戶(hù)空間中自動(dòng)啟動(dòng)虛擬化代碼(本演示中，為每個(gè)客戶(hù)機啟動(dòng)一個(gè))。

　　doom VM 的配置文件如下所示：

　　# 客戶(hù)機名稱(chēng)

　　name = "guest1"

　　# 要引導的內核鏡像

　　kernel = "/boot/Image"

　　# 內核命令行選項

　　extra = "console=hvc0 rdinit=/doom.sh"

　　# 最初存儲器分配 (MB)

　　memory = 56

　　# VCPUS 數量

　　vcpus = 1

　　vfb = ['type=vnc, vnclisten=0.0.0.0']

　　XEN 中的設備

　　為客戶(hù)機提供設備有三種常用方法：仿真、半虛擬化和直通 (圖 5)。對于設備仿真，當客戶(hù)機向仿真設備的存儲器寫(xiě)入時(shí)，寫(xiě)入操作會(huì )觸發(fā)陷阱。陷阱通常就是頁(yè)面錯誤。陷阱使處理器能夠切換到管理程序，以仿真設備。仿真是靈活的，但速度慢，因為要處理所有陷阱，而且要有人為所有需要仿真的設備編寫(xiě)模型。而且，很難找到方法來(lái)加速仿真，因為幾乎沒(méi)有硬件加速;完全是軟件方法。

　　圖 5：方案、半虛擬化和直通方案的對比

　　利用設備半虛擬化，可在管理程序與客戶(hù)機之間就如何進(jìn)行通信達成協(xié)議。通常有一個(gè)共享的存儲器區域(以及協(xié)議)，這看起來(lái)像一個(gè)設備，而且管理程序在該區域處理請求。例如，為了在 Linux 上支持半虛擬化幀緩沖器，Linux 前端驅動(dòng)會(huì )把從用戶(hù)空間獲得的幀緩沖器寫(xiě)入共享存儲器區域;然后使用管理程序調用向管理程序發(fā)信號，以通過(guò)后端驅動(dòng)來(lái)輸出幀?？蛻?hù)機只能通過(guò)半虛擬化驅動(dòng)程序與主機 (Dom0)和其他客戶(hù)機 (DomU) 對話(huà)。這種方案的優(yōu)勢是：用戶(hù)可以在很多客戶(hù)機之間共享設備;運行快速;客戶(hù)機可以運行大部分都沒(méi)修改的內核。要求的變動(dòng)在標準接口下面，因此對于應用程序以及內核其余部分來(lái)說(shuō)，前端驅動(dòng)程序看起來(lái)就像正常的網(wǎng)絡(luò )接口、磁盤(pán)或其他設備。支持客戶(hù)機通信的兩個(gè)常用協(xié)議是 Xen Bus 和 VirtIO。

　　在直通模式下，主機將設備“交給”一個(gè)客戶(hù)機。這意味著(zhù)每次只有一個(gè)客戶(hù)機可以使用該設備。