KVM-QEMU vdagent实现机制分析（一）

封云亭

在Ubuntu12.10下搭建基于KVM-QEMU的虚拟机环境（十八）中我们实验了通过在虚拟机里面安装vdagent（SpiceAgent）程序来自动适应屏幕分辨率的功能，这个vdagent是运行在虚拟机里面的，而分辨率的信息来自spice client，这中间隔着spice server，qemu等模块，中间的过程还是比较复杂的。通过分析这个流程，有助于帮助我们理解更多KVM-QEMU虚拟化的机制。

Spice agent运行在客户机（虚拟机）操作系统中。Spice server和Spice client利用spiceagent来执行一些需要在虚拟机里执行的任务，如配置分辨率，另外还有通过剪贴板来拷贝文件等。从上图可以看出，Spice client与server与Spice Agent的通信需要借助一些其他的软件模块，如在客户机里面，SpiceAgent需要通过VDIPort Driver与主机上 QEMU的VDIPort Device进行交互，他们的交互通过一种叫做输入/输出的环进行。SpiceClient和Server产生的消息被写入到设备的输出环中，由VDI Port Driver读取；而Spice Agent发出的消息则通过VDI Port Driver先写入到VDIPort Device输入环中,被QEMU读入到Spice server的缓冲区中，然后再根据消息决定由Spice Server直接处理，还是被发往SpiceClient中。
在技术上KVM-QMEU架构采用了一种叫virtio-serial的技术，这种技术处理主机用户空间和客户机用户空间的数据传输。它主要包含两个部分：1.Qemu中模拟一个叫virtio-pci的设备，这个设备提供给客户机使用；2.客户机上安装一个字符设备驱动访问virtio-pci设备。
在实现上，大致需要以下一些工作：
1. 在用libvirt定义虚拟机的时候需要包含添加virtio-serial的控制器设备：

<controller type='virtio-serial' index='0'> 　　 <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x0'/> 　　</controller>

该设备挂载在PCI总线0的第5个槽位上。这个设备就是QEMU中模拟的，提供给客户及访问的virtio-pci设备；

2. 在用libvirt定义虚拟机的时候需要包含一个叫“com.redhat.spice.0”的客户机接口，它是”channel”类型，其他的客户机接口类型还有parallelport, serial port, console等，它们从本质上来说都是一种提供给客户机访问的字符设备。

<channel type='spicevmc'> 　　<target type='virtio' name='com.redhat.spice.0'/> 　　<address type='virtio-serial' controller='0' bus='0' port='1'/> 　　</channel>

Channel还可以分为”spicevmc”，”unix”, “pty”等类型，具体可以参考libvirt的说明文档：http://www.libvirt.org/formatdomain.html
注意上面的”address”，它指定了这个字符设备是挂载到了我们在前面定义的virtio-serial控制器上，这样这两者就关联起来了。

3. 在虚拟机里面安装vdagent（参考Ubuntu12.10下搭建基于KVM-QEMU的虚拟机环境（十八））。
4. 上述工作都做了以后，启动虚拟机，然后打开设备管理器（注意，需要右击设备管理器->查看->显示隐藏设备），如下图：

由上图，可以看到在虚拟机设备管理器里有两个跟这个virtio-serial机制相关的设备：
VirtIO-Serial Driver和vportOp1，那么这两个设备分别代表什么呢，再分别双击这两个设备，打开它们的属性看看：
1)VirtIO-Serial Driver的属性如下:

从上图中很明显的看到这个设备是位于PCI总线0上的设备5，是不是能回想起什么来？
对了，它就是我们在前面libvirt定义中定义的virtio-serial控制器设备,槽位号正是5。这说明QEMU已经把它模拟出来，并已经提供给虚拟机里的虚拟串口驱动访问了。
2)vportOp1的属性如下：

从上图可以看出，这个设备正是我们在前面libvirt里定义里定义的“'com.redhat.spice.0”字符设备，它的位置1与我们定义的port=’1’一致，如果要实验可以改一下port=’2’看看，虚拟机里面的位置也会随之改成2。
5. 有了上述条件之后，vdagent程序就可以通过对这个vportOp1字符设备的读写来与主机上的qemu进程交互了，也就是虚拟机与主机的通信通道已经通了。
之后我们通过分析代码来看看实现上是怎么做到的。