Xen超级调用详细实现

概述：当虚拟机的Guest OS需要执行一些更高权限的操作（如：页表的更新、对物理资源的访问等）时，由于自身在非特权域无法完成这些操作，于是便通过调用Hypercall交给Xen Hypervisor来完成这些操作。与系统调用类似，Xen启用130号中断向量端口作为超调用的中断号。这一中断向量的DPL被设置为1，类型为中断门。超调用能够由处于特权级1的客户机操作系统发起，而不能从用户态发起。

    在Xen3.0版本前，通过在每个调用的封装例程中直接执行中断汇编指令（INT 0x82）来完成超级调用；而在Xen3.0版本之后，采用了调用函数的方式，通过建立超级调用页来实现超级调用的间接使用。超调用页在虚拟机启动前被初始化（HVM虚拟域的初始化、Ring0对应域的初始化、Ring1对应域的初始化），在虚拟机内核启动时，这个页被映射到在客户机操作系统的一个固定的虚拟地址上。一个超级调用页被分为128块，每块长度为32字节。在初始化时，每一块都会写入一段发起超级调用的汇编代码。第i块的汇编代码会将编号i作为参数来发起超调用。在需要发起超调用时，客户机操作系统将超调用页中每块汇编片段当作一个函数，需要调用第i号超调用就调用第i块代码片段。

   Hypercall的代码实现：

首先超级调用页中的代码通过_hypercall0()等函数进行调用，在函数中宏HYPERCALL_STR(name)即为CALL指令，用于调用超级调用页中代码。

“call hypercall_page + ("__stringfy(__HYPERVISOR_##name)" * 32)”

hypercall_page的值为超级调用页在Guest OS地址空间内的虚拟地址，与由超级调用号决定的页内位移相加的结果即为对应代码地址。

   自定义Hypercall的方法

1、注册一个新的系统调用号

     xen/include/public/xen.h

     #define __HYPERVISOR_print_op 39

2、更新系统调用号

     /xen/arch/x86/x86_64/entry.S

    ENTRY (hypercall_table)

    .long do_tmem_op

    .long do_print_string

3、定义新函数

     /xen/include/asm-x86/hypercall.h中定义新函数

     extern int

     do_print_string(

     char* message);

     /xen/arch/x86/XX.c中实现do_print_string

     int do_print_string(char *message) {...}

4、重新编译代码即可

  应用程序使用Hypercall的方法

由于3环的应用程序无权申请超级调用，即将超级调用请求先传递给1环的Guest OS内核，再由Guest OS内核申请超级调用，Xen系统提供连一个特殊的内核驱动程序privcmd来完成这个工作，privcmd的作用是将位于用户空间的超级调用请求传递到Guest OS内核中。

1、定义privcmd系统调用结构体

privcmd_hypercall_t my_hypercall={
    __HYPERVISOR_read_dom_mem,{domainId,(unsigned long long)&readBuffer,10,0,0}
   };

2、调用privcmd驱动程序

    在内核驱动程序privcmd中涉及的操作都是通过file_operation数据结构中的函数指针ioctl来提供的，  
fd=open("/proc/xen/privcmd",O_RDWR);
if(fd<0){
perror("can not open /proc/xen/privcmd");
exit(1);
}
ret=ioctl(fd,IOCTL_PRIVCMD_HYPERCALL,&my_hypercall);