说在前面的话
         由于工作需要，需要理解qemu的原理和实现，所以看了qemu的代码，但是发现qemu的代码读起来很困难。一是因为，qemu不是一个简单的软件，而是一个规模比较大的复杂软件。第二个是因为文档较少，特别是成系统的文档基本没有(这是开源软件的通病)，只能寻求网上的资源，但是分析qemu代码的网上资源也屈指可数，对于qemu分析的入门来说作用不大。
         经过一段时间痛苦的代码阅读过程，中间有参考网上零零散散的资料，现在终于大致弄清了qemu的整体体系框架，接下来再看qemu代码就有迹可寻，不用再痛苦的瞎子摸象了。

QEMU的总体构成

         从一个软件的功能的角度来看，qemu主要分为两大部分：硬件设备模拟(CPU、内存、外设等)和对虚拟机的运维和管理，包括monitor和QME，主要是接收管理命令并处理，包括查询状态、动态添加删除设备、虚拟机迁移等。qemu的源码都是为了这两个功能而服务的。
        从qemu源码的组成的角度来看，qemu的源码分为以下几个部分(从大的体系架构上来讲，不包括具体的小的功能点，比如热迁移等)。

1. qemu选项子系统，这里为什么说是qemu选项子系统，而不简单的说qemu选项解析，是因为qemu支持的选项非常多，qemu对选项的支持和处理的代码相对较为复杂，足以称得上是一个子系统。qemu的选项子系统是阅读qemu源码要越过的第一道门槛，阅读qemu源码一定会是从qemu的选项子系统开始，因为qemu后续的初始化和运行都是根据qemu传入的选项来进行的，它是qemu之始。

2. QEMU对象模型-QOM，它是QOM设备模拟的基础。QOM实现了一种面向对象的模型，所有的设备，包括CPU、内存、PCIe、外设都是基于QOM来实现的，由此可见，QEMU的代码不是按照传统C程序的顺序过程来编写的，而是融合了面向对象的思想，这进一步加大了QEMU代码的阅读难度。

3.monitor/QMP：这个是用来进行虚拟机运维管理的，它是为各种命令的接收和处理提供一个基本的通信机制，qemu的各个管理命令基于它实现自己的管理操作。QEMU的运维管理也是在QEMU硬件模拟的基础上进行的，所以对于开发者来说，要首先理解QEMU的设备模拟的原理和实现，刚开始可以不用关注该部分。

4.主事件循环: 对于一般的大型软件来说，在基本的初始化完成后，都会进入一个主循环中，进行不断的处理过程。主事件循环是指循环是由事件驱动的，主循环不断的监控注册的各个事件，并调用相应的处理程序来处理该事件。QEMU的主事件循环是基于glib库提供的gmainloop框架的基础上改造而来的，QEMU中monitor和VNC显示都是基于主事件循环来工作的。QEMU并不是完全基于主事件循环来工作的，它是把主事件循环与多线程结合起来。qemu除了主线程的主事件循环外，还存在着许多其他的线程，比如每个vcpu都有一个线程来执行CPU模拟，此外根据需要还可以存在许多其他的IO线程，来执行具体IO设备的模拟工作。

5.当你把上述的几部分代码都看懂以后，对QEMU怎么模拟一个设备还是一头雾水，不得其门而入。这时因为QOM只是设备模拟的基础，不是设备模拟的过程，你要看基于QOM是怎么定义一个个设备对象的，以及这些设备对象是怎么组织成一个虚拟机的，因为虚拟机是一个有机的整体。虚拟机是在QEMU主函数中在执行QEMU初始化时一步步建立起来的。

QEMU选项子系统

         QEMU选项子系统在网上能够找到相关的分析文章，这里对一些关键的数据结构和代码进行一些介绍，可以参考其他的详细分析该部分代码的文章。
         QEMU的设备模拟是从QEMU的选项解析开始的，QEMU的选项定义了QEMU要模拟的虚拟机的形态，比如虚拟机支持的CPU类型、有多少内存、虚拟机上有哪些外设等。QEMU支持的选项多达上百个，因此采用硬编码的方法来处理并不合适，需要把他们有效的组织和管理起来。
         选项解析的第一步是查询从命令行中传入的选项是否是qemu支持的选项，这需要从qemu支持的所有的选项集合中去匹配该选项，并给出该选项的id或索引，以在switch语句中去定位选项的处理流程。在qemu中所有的选项保存在QEMUOption qemu_options[]数组中。保存每个具体选项的结构体为QEMUOption：

typedef struct QEMUOption {
    const char *name;
    int flags;
    int index;
    uint32_t arch_mask;
} QEMUOption;

         每个选项都包括名字、flag、索引和支持的体系结构的掩码。所有的qemu选项都保存的在数组中，选项处理时根据命令行的选项名称从该数组中匹配到该选项，并给出index索引。所有的选项都转换为索引的好处时可以利用该索引在switch语句中统一处理。
         lookup_opt函数，从参数中解析出一个选项及选项参数，然后参数的指针+2指向下一个选项，从全局选项数组中取出该选项的QEMUOption，返回该选项的参数的指针，接下来根据QEMUOption及参数指针，解析具体参数。
         识别了选项之后，后面就是要解析选项了。QEMU是大型软件，它运行过程中的很多行为都是跟选项相关的，因此很多选项并不是解析的时候马上都会用到，所以需要保存起来，在需要用到的时候再来查询该选项。
         QEMU的选项有非常多，其中很多选项都有很多子选项，因此有很多选项是相关的，作用于同一类设备或同一个子系统的。QEMU在保存解析出的选项的时候是分类来保存的。QEMU与解析后的选项保存相关的数据结构有4个不同的结构体：

struct QemuOptsList {
    const char *name;
    const char *implied_opt_name;
    bool merge_lists;  /* Merge multiple uses of option into a single list? */
    QTAILQ_HEAD(, QemuOpts) head;
    QemuOptDesc desc[];
};
struct QemuOpts {
    char *id;
    QemuOptsList *list;
    Location loc;
    QTAILQ_HEAD(QemuOptHead, QemuOpt) head;
    QTAILQ_ENTRY(QemuOpts) next;
};
struct QemuOpt {
    char *name;
    char *str;
    const QemuOptDesc *desc;
    union {
        bool boolean;
        uint64_t uint;
    } value;
    QemuOpts     *opts;
    QTAILQ_ENTRY(QemuOpt) next;
};
typedef struct QemuOptDesc {
    const char *name;
    enum QemuOptType type;
    const char *help;
    const char *def_value_str;
} QemuOptDesc

         QemuOptsList结构体用来保存某一类的选项，QEMU把选项分成了很多类，比如-drive选项，很多存储相关的选项及子选项保存在drive大选项中；再比如-device选项，有很多不同种类的子选项，它也是一类选项。QEMU中维护了一个QemuOptsList的数组，该数组中的每个成员都代表了解析出的一类选项，即QEMU是按照QemuOptsList来分类的。注意：并不是所有的选项都按分类的方式保存在QemuOptsList中了，有些简单的只有一个选择的选项，就没必要分类的保存在数组中了，直接保存在一个变量中就行了，比如-pidfile选项，指定存储qemu进程pid号的文件，直接把文件名参数保存在pid_file变量中就行了。
         QemuOptsList中保存的大选项中有很多子选项，这些子选项保存在QemuOpts 结构体中，一个QemuOpts保存了一个大选项相关的所有子选项，每个子选项都一一个QemuOpt结构，因此QemuOpts里面实际保存是QemuOpt结构的链表。
         QemuOpt结构保存的是一个个具体的子选项，以key、value对的方式保存，key是子选项的名称，value是命令行参数指定的子选项的值。
        从QemuOptsList结构体的定义可以看出QemuOptsList中保存的也是 QemuOpts结构体的链表，就是说一个大选项可能有多个QemuOpts，但是QemuOpts已经保存了所有的子选项了，为什么会有多个QemuOpts结构体？这是因为有些QEMU选项在命令行中不会使用一次，有可能一个选项使用多次，即一个大选项可能有多个同时存在的实例。比如-device选项是用来创建虚拟机里面的外设的，你可以用来创建一个字符设备，也可以用来创建一个网络设备等，所以qemu命令行可以可能同时使用多次-device选项以创建多个不同的设备，每个设备都指定有各自的子选项。多个QemuOpts是用来保存同一类选项的不同实例的。
         QemuOptDesc保存的是选项的帮助信息或描述信息。
        qemu_opts_parse_noisily函数解析某一个大选项，他先创建一个QemuOpts，然后从参数中中解析出每个子选项key、value对，并为每个key、value对创建Qemuopt。qemu_opt_set/opt_set函数用于在Qemuopts中新添加一个Qemuopt结构的key、value对。
        QEMU的选项解析会调用解析函数解析每个命令行参数，并把解析出的选项保存在QemuOptsList数组中，一些不需要保存在数组中的选项保存在相关的变量中。

         QOM是用C语言实现的一种面向对象的编程模型，QEMU中的所有外设模拟都是基于QOM来实现的。
        面向对象编程模型中最重要的概念就是“类”了，面向对象的编程就是定义一个个类，每个类都代表一类对象。同样QOM的基础也是"类"，不过它不是像面向对象语言一样通过关键字来定义类的，而是通过数据结构和函数来定义的：

struct TypeInfo
{   
    const char *name;
    const char *parent;
    
    size_t instance_size; 
    void (*instance_init)(Object *obj);
    void (*instance_post_init)(Object *obj);
    void (*instance_finalize)(Object *obj);
    bool abstract;
    size_t class_size;
    void (*class_init)(ObjectClass *klass, void *data);
    void (*class_base_init)(ObjectClass *klass, void *data);
    void (*class_finalize)(ObjectClass *klass, void *data);
    void *class_data;               
                                    
    InterfaceInfo *interfaces;
};

#define type_init(function) module_init(function, MODULE_INIT_QOM)

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