vm-superio

vm-superio 提供旧设备的模拟。目前，它仅为此提供了对 Linux 串行控制台、一个最小的 i8042 PS/2 控制器 和一个 ARM PL031 实时时钟 的支持。为了启用快照使用案例，例如实时迁移，它还提供了保存和恢复状态以及持久化的支持。为了实现这一点，并保持关注点的清晰分离，vm-superio 是一个 工作区，包含以下 crate

• vm-superio - 保留组件的状态；
• vm-superio-ser - 反映 vm-superio 中的状态结构，并添加所需的版本约束，并推导/实现所需的（反）序列化特性（即 serde 的 Serialize 和 Deserialize； Versionize）。

串行控制台

设计

控制台模拟通过模拟一个带有 64 字节 FIFO 的简单 UART 16550A 串行端口 实现。这个 UART 是原始 UART 8250 串行端口 的改进，主要是由于 FIFO 缓冲区，它允许同时存储多个字节，这在虚拟化环境中是至关重要的。

为了让VMM能够使用此设备，除了本crate中涵盖的仿真部分外，VMM还需要执行以下操作

• 将串行端口添加到总线（无论是PIO还是MMIO）
• 定义串行后端
• 事件处理（可选）

以下UART寄存器通过Serial结构体进行仿真：DLL、IER、DLH、IIR、LCR、LSR、MCR、MSR和SR（关于这些寄存器的简要但良好的介绍，请参阅这里）。Fifo Control Register（FCR）未进行仿真；目前尚不支持直接控制FIFOs（在本实现中，FIFOs始终启用）。串行控制台仅实现了RX FIFO（及其相应的RBR寄存器）。RX缓冲区有助于在环回模式下测试UART，并在一次发送更多字节到虚拟机时使用。TX FIFO通过立即将来自驱动程序的字节写入一个io::Write对象（例如，io::Stdout或io::Sink）来实现。当初始化串行控制台时必须提供此对象。当前使用的机制是Trigger对象，用于通知驱动程序需要处理的事件的输入/输出。

威胁模型

可信参与者

• 宿主内核

不可信参与者

• 虚拟机内核
• 虚拟机驱动程序

不可信参与者可以通过在设备驻留的地址上对总线进行读取和写入来更改设备的状态。

用法

在仿真级别，串行控制台与其驱动程序之间的交互是通过两个read和write特定方法完成的，它们处理单字节访问。对于发送更多输入，可以使用enqueue_raw_bytes。

i8042 PS/2控制器

在此阶段，i8042 PS/2控制器仅仿真了CPU重置命令，这是通知VMM虚拟机关闭所需的。

ARM PL031实时时钟

此模块仿真了ARM PrimeCell实时时钟（RTC）PL031。PL031提供具有1Hz计数信号和可配置偏移的长时间基计数器。

本实现模拟了所有控制、外设ID和PrimeCell ID寄存器；然而，基于匹配寄存器（RTCMR）值的中断尚未实现（即，设置匹配寄存器没有效果）。

为了使VMM能够使用此设备，VMM需要执行以下操作：

• 将RTC添加到总线（无论是PIO还是MMIO）
• 提供一个结构，以实现RTCEvents并跟踪重要事件的发生（可选）

请注意，由于匹配寄存器是事件发生的唯一可能来源，并且匹配寄存器尚未实现，因此不需要事件处理。

威胁模型

可信参与者

• 宿主内核

不可信参与者

• 虚拟机内核
• 虚拟机驱动程序

不可信参与者可以通过在设备驻留的地址上对总线进行读取和写入来更改设备的状态。

保存/恢复状态支持

以下抽象为Rtc和Serial设备提供了这种支持：

• <Device>State -> 保留<Device>的硬件状态；
• <Device>StateSer -> 可以由需要同时(De)Serialize和/或Versionize的顾客使用。如果客户需要与上游不同的状态，则可以在他们的产品中实现From（或类似机制）以将上游状态转换为所需的产品状态。

有关rust-vmm中保存/恢复状态支持的详细设计文档，可以在此处找到：此处。

vm-superio和vm-superio-ser版本的兼容性

每次从vm-superio更改状态时，都需要在相应的vm-superio-ser状态中进行传播。为了保持这两个crate发布版本的兼容性，一旦我们有一个新的vm-superio发布，导致vm-superio-ser发生变化，我们还需要发布一个新的vm-superio-ser版本。因此，vm-superio-ser crate将包含一个与vm-superio的精确版本相对应的精确版本。

许可证

本项目采用以下许可证之一：

• Apache License，版本2.0
• BSD-3-Clause许可证