qemu dyngen動態翻譯技術

2021-06-29 06:16:51 字數 1849 閱讀 9980

由於剛剛接觸qemu,所以前面幾篇文章僅僅是膚淺的介紹qemu的一些背景知識,今天突然感覺前面說的太沒有條理了,而且大部分是讀別人的文章,一知半解,沒有自己的總結體會,今天感覺稍微有點心得,敬請指教。

1. 明確guest和host

對於qemu而言,被**的平台成為guest或者說target;很明顯,執行qemu的平台就稱為host。

2. 了解qemu動態翻譯技術的發展

qemu運用動態翻譯的技術將guest binary instructions動態翻譯成host binary instructions,之後由host執行翻譯後的指令。在qemu-0.9之前的版本都採用dyngen的動態翻譯技術,而從qemu-0.10開始的版本開始採用tcg(tiny code generator)的翻譯技術。

採用dyngen 動態翻譯技術的資料主要有以下兩篇文章,是了解動態翻譯技術入門的好文章(在後續的分析中,會簡單介紹dyngen技術):

介紹tcg技術的文章則相對較少,主要是閱讀qemu原始碼和qemu官網上的相關資料。

3. dyngen簡單介紹

圖1簡單說明了qemu採用dyngen動態翻譯技術將目標平台指令翻譯成主機平台指令的簡單過程。

假設target為powerpc,host為x86,說明整個翻譯過程:

dyngen在整個過程中扮演了非常重要的角色,其詳細功能在這裡不再詳述,但是有乙個疑問,希望與大家討論:

在將目標平台指令集向micro-operations這一步的轉化中,《qemu, a fast and portable dynamic translator》一文中提到採用了hand coded code的方式,我理解是我們說的「硬編碼」,即目標平台指令到micro-op是預先寫好的一一對映的關係,我的疑問就是這種一一對映的關係是怎麼實現的,因為沒有看過qemu-0.9之前版本的**,所以很想知道是怎麼hand coded 的。另外,該文還提到「when qemu first encounters a piece of target code, it translates it to host code ... ....」, 我的問題是qemu怎麼處理目標平台的objective file的, 比方說qemu怎麼分析乙個elf檔案,怎麼從中讀取指令,怎麼來進行後面的hand coded ????

在dyngen動態翻譯技術中,還涉及到幾個比較重要的地方,比如:

(1)tbs,translated blocks

qemu將tb定義為碰到下乙個jump指令或修改cpu state的指令之前的所有**稱為乙個tb

(2)暫存器分配

target平台的暫存器被對映到host的固定暫存器或指定的記憶體位址

(3)條件**的優化

(4)tb塊以hash表的形式組織

(5)mmap()系統呼叫**target的mmu

(6)longjmp()實現異常**

(7)非同步輪詢的方式實現中斷的** 至於

(3)~(7)的具體實現方式,現在還比較模糊,希望與大家交流!!!!!!!!!

4. tcg簡單介紹

tcg是qemu的核心,主要實現了以下翻譯流程:

guest binary instructions -> tcg ir -> host binary instructions tcg 定義了一組ir(intermediate representation),這些ir大致可以分為以下幾類:

- mov類操作: mov, movi, ... - 邏輯操作: and, or, xor, shl, shr, ... - 算術操作: add, sub, mul, div, ... - 分支跳轉操作: jmp, br, brcond - 函式呼叫: call - 記憶體操作: ld, st - qemu的特殊操作: tb_exit, goto_tb, qemu_ld/qemu_st

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