Xen的启动信息页(Start Info Page)

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Xen的启动信息页（Start Info Page）

1.传统操作系统与Xen系统中Guest OS的不同

（1）传统的操作系统（例如Linux或Unix）启动时，是通过BIOS直接访问外部设备的硬件信息驱动引导启动的，

但在Xen系统中，Guest OS是不能直接通过访问BIOS来获取这些启动时所需要的硬件信息的。


（2）传统操作系统启动要经历实模式跳转到保护模式的过程， 但Guest OS的启动是在保护模式下进行的。

2.Xen系统中Guest OS启动的解决方案

Xen系统通过内存页的方式向Guest OS提供启动时所需要的硬件信息和初始化信息，则BIOS的功能被Xen系统中的3种机制所实现：

（1）启动信息页(Start Info Page):包含Guest OS初始化内核所必需的一些硬件信息，在Guest OS启动或者从挂起状态恢复过程中

传递给Guest OS;

（2）共享信息页(Shared Info Page):包含与CPU状态相关的基本信息，主要用于在Guest OS运行过程中Xen和Guest OS之间的共享;

（3）XenStore: 一个与传统操作系统的文件系统相似的树形存储结构，用于存储一些设备信息和与Domain相关的其他信息。

在Guest OS内核启动过程中，为了能够尽早的启动控制台（console）设备，则控制台设备的信息保存在启动信息页中，其他设备的信息

保存在XenStore中。
3.启动信息页

3.1 启动信息页的数据结构

        启动信息页是在Guest OS内核启动时，由Xen映射到Guest OS的伪物理内存空间中，包含了一些内核启动所需要的信息，其数据结构的定义

在xen/include/public/xen.h文件中，以Xen-4.2.1为例如下所示：
struct start_info {
/*Guest OS启动或从挂起状态恢复时被填充*/
char magic[32];
unsigned long nr_pages;
unsigned long shared_info;
uint32_t flags;
xen_pfn_t store_mfn;
uint32_t store_evtchn;
union {
struct {
xen_pfn_t mfn;
uint32_t  evtchn;
} domU;
struct {
uint32_t info_off;
uint32_t info_size;
} dom0;
} console;
/*仅在Guest OS启动时被填充*/
unsigned long pt_base;
unsigned long nr_pt_frames;
unsigned long mfn_list;
unsigned long mod_start;
unsigned long mod_len;
int8_t cmd_line[MAX_GUEST_CMDLINE];
unsigned long first_p2m_pfn;
unsigned long nr_p2m_frames;
};
3.2 struct start_info结构中字段说明

magic: 保存如"Xen-版本号-平台"的字符串，其长度不超过32位，

用于Domain在启动时对Xen的版本和兼容性进行检测，以保证Xen版本和运行平台的一致性；



nr_pages:Xen分配给Domain的总内存页面数；



shared_info: 保存共享信息页的机器物理地址(Machine Address),因为在Guest OS启动或

从挂起状态恢复时，都需要将共享信息页映射到自己的地址空间，所以使用机器物理地址能够

简化这一操作，同时在Xen系统运行过程中，共享信息页在机器内存中存放的位置是不变的。



flags:包含一些可选的Domain参数设置，以SIF_开头。其中SIF_PRIVILEGED表示该Domain为特权

域；SIF_INITDOMAIN表示该Domain为初始化控制域，即为Dom0



store_mfn和store_evtchn:store_mfn表示Domain和XenStore通信的共享内存页面的机器页号，

store_evtchn表示Domain与Xenstore通信服务的事件通道(Event Channel)的端口号。由页号和

事件通道端口号组成的（mfn,evtchn）对共同确定属于该Domain的Xenstore设备。



console:console是一个联合体，根据Domain的类别取不同的值。若为Dom0, console中包含的则是

Dom0控制台结构体struct console_info的偏移量和大小。若为DomU，则用(mfn, evtchn)对来表示

DomU的控制台设备。在Xen系统中，只有XenStore和console这两种设备在启动信息页中定义，其他设备

必须通过XenStore来定义。



pt_base:页表的伪物理内存地址

nr_pt_frames:Domain拥有的Page Frame数

mfn_list:Page Frame list的伪物理内存地址



mode_start:首个预加模块的伪物理内存地址

mode_len:预加模块的总字节

cmd_line: 包含一个不超过MAX_GUEST_CMDLINE个字符的字符串，用于保存

必须在Domain启动时向系统内核传递的参数信息。


在Domain启动过程中，其内存空间要求是以4MB为边界的连续区域。在该区域中依次

存放与Domain启动相关的数据和信息：重新加载的内核镜像、初始化Ramdisk(mode_start, mod_len)、

页框列表虚拟地址和页面数（mfn_list, nr_pages）、启动信息结构体的地址（ESI寄存器）、启动页表虚拟地址

（pt_base、CR3寄存器）和启动栈（ESP寄存器）。这些数据和信息按照顺序放在一起，但每一部分都

以4KB的整数倍作为起始地址。在启动栈之后，会预留512kb的内存空间。如果内存不足，需要再加一个4MB的内存块。






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