QEMU源码全解析33 —— Machine（3）

本文内容参考：

《QEMU/KVM》源码解析与应用 —— 李强，机械工业出版社

特此致谢！

前面两篇文章分别介绍了Intel 440FX主板和QEMU模拟该主板的架构。本回开始，用几篇文章讲解QEMU的主板模拟与初始化。

虚拟机初始化

QEMU主板模拟对应的类型是MachineClass，对位文件主要有：hw/core/machine.c、hw/i386/pc_piix.c。Machine在这里表明了主板在虚拟机模拟中的地位。本文以i440FX+piix3主板为例进行讲解。

机器类型的定义是通过DEFINE_I440FX_MACHINE宏完成的，该宏在hw/i386/pc_piix.c中定义，代码如下：

#define DEFINE_I440FX_MACHINE(suffix, name, compatfn, optionfn) \
    static void pc_init_##suffix(MachineState *machine) \
    { \
        void (*compat)(MachineState *m) = (compatfn); \
        if (compat) { \
            compat(machine); \
        } \
        pc_init1(machine, TYPE_I440FX_PCI_HOST_BRIDGE, \
                 TYPE_I440FX_PCI_DEVICE); \
    } \
    DEFINE_PC_MACHINE(suffix, name, pc_init_##suffix, optionfn)

DEFINE_I440FX_MACHINE的定义比较简单，包含一个函数以及另一个宏DEFINE_PC_MACHINE。DEFINE_PC_MACHINE在include/hw/i386/pc.h中定义，代码如下：

#define DEFINE_PC_MACHINE(suffix, namestr, initfn, optsfn) \
    static void pc_machine_##suffix##_class_init(ObjectClass *oc, void *data) \
    { \
        MachineClass *mc = MACHINE_CLASS(oc); \
        optsfn(mc); \
        mc->init = initfn; \
    } \
    static const TypeInfo pc_machine_type_##suffix = { \
        .name       = namestr TYPE_MACHINE_SUFFIX, \
        .parent     = TYPE_PC_MACHINE, \
        .class_init = pc_machine_##suffix##_class_init, \
    }; \
    static void pc_machine_init_##suffix(void) \
    { \
        type_register(&pc_machine_type_##suffix); \
    } \
    type_init(pc_machine_init_##suffix)

在DEFINE_PC_MACHINE宏中，定义了一个函数pc_machine_##suffix##class_init，从函数的名字可以看出，这是machine_class从纸面上的class初始化为Class对象的方法。在这个函数中，创建了一个MachineClass对象，这就是Class对象。MachineClass对象的init函数指向上边定义的pc_init##suffix，说明此函数是machine这种类型初始化的函数，后面会被调用。

接着DEFINE_PC_MACHINE定义了一个pc_machine_type_##suffix的TypeInfo，这是用于生成纸面上的class的原材料，果真后边调用了type_init函数。

每一个新版本都会定义一种新的机器类型。这里给出其中的一些例子，都是在hw/i386/pc_piix.c中：

DEFINE_I440FX_MACHINE(v7_1, "pc-i440fx-7.1", NULL,
                      pc_i440fx_7_1_machine_options);

DEFINE_I440FX_MACHINE(v7_0, "pc-i440fx-7.0", NULL,
                      pc_i440fx_7_0_machine_options);

DEFINE_I440FX_MACHINE(v6_2, "pc-i440fx-6.2", NULL,
                      pc_i440fx_6_2_machine_options);

……

DEFINE_I440FX_MACHINE(v1_5, "pc-i440fx-1.5", pc_compat_1_5_fn,
                      pc_i440fx_1_5_machine_options);

DEFINE_I440FX_MACHINE(v1_4, "pc-i440fx-1.4", pc_compat_1_4_fn,
                      pc_i440fx_1_4_machine_options);

以最新的7.1版本为例进行说明。

DEFINE_I440FX_MACHINE(v7_1, "pc-i440fx-7.1", NULL,
                      pc_i440fx_7_1_machine_options);

先进行初步展开，得到：

static void pc_init_v7_1(MachineState *machine)
{
        void (*compat)(MachineState *m) = (NULL);
        if (compat) {
            compat(machine);
        }
        pc_init1(machine, TYPE_I440FX_PCI_HOST_BRIDGE, \
                 TYPE_I440FX_PCI_DEVICE);
    }
    DEFINE_PC_MACHINE(v7_1, "pc-i440fx-7.1", pc_init_v7_1, pc_i440fx_7_1_machine_options)

再将DEFINE_PC_MACHINE也展开，得到：

static void pc_init_v7_1(MachineState *machine)
{
        void (*compat)(MachineState *m) = (NULL);
        if (compat) {
            compat(machine);
        }
        pc_init1(machine, TYPE_I440FX_PCI_HOST_BRIDGE, \
                 TYPE_I440FX_PCI_DEVICE);
}

static void pc_machine__class_init(ObjectClass *oc, void *data)
{
        MachineClass *mc = MACHINE_CLASS(oc);
        pc_i440fx_7_1_machine_options(mc);
        mc->init = pc_init_v7_1;
}
static const TypeInfo pc_machine_type_v7_1 = {
        .name       = "pc-i440fx-7.1" TYPE_MACHINE_SUFFIX,
        .parent     = TYPE_PC_MACHINE,
        .class_init = pc_machine_v7_1_class_init,
};
static void pc_machine_init_v7_1(void)
{
        type_register(&pc_machine_type_v7_1);
}
type_init(pc_machine_init_v7_1)

可以看到，DEFINE_I440FX_MACHINE宏直接完成了定义一个新类型的全部工作。在7.1版本中，它定义了"pc-i440fx-7.1-machine"这个新的TypeInfo。

看到这里，有读者可能也会有疑问，这个"pc-i440fx-7.1-machine"怎么来的？另外TypeInfo的对象明明是pc_machine_type_v7_1，怎么说是它呢？其实不难理解，将TYPE_MACHINE_SUFFIX这个宏代入你就明白了。TYPE_MACHINE_SUFFIX的定义在include/hw/boards.h中，如下：

#define TYPE_MACHINE_SUFFIX "-machine"

将它代入，得到"pc-i440fx-7.1-machine"，它是TypeInfo pc_machine_type_v7_1的name即名字，因此说DEFINE_I440FX_MACHINE(v7_1, "pc-i440fx-7.1", NULL, pc_i440fx_7_1_machine_options)定义了"pc-i440fx-7.1-machine"这个TypeInfo就不难理解了。

不单是v7_1上边列出的所有与“DEFINE_I440FX_MACHINE(v7_1, "pc-i440fx-7.1", NULL, pc_i440fx_7_1_machine_options);”类似的所有机器类型都会被加入到QOM类型链表中。

欲知后事如何，且看下回分解。

QEMU源码全解析33 —— Machine（3）

虚拟机初始化

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