qemu HBitmap原理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了qemu HBitmap原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一:磁盘位图HBitmap分析
使用unsigned long已经能够胜任bitmap的实现,但是当bitmap比较大的时候,它的操作效率很低。像BloclDriver维持bitmap,磁盘文件的每个块都对应一个bit为,那么这张bitmap表是很大的。如果在热迁移过程中,需要将镜像文件热迁移到目标宿主机上,每次查询bitmap的效率很低。因此,QEMU针对磁盘镜像文件设计了HBitmap数据结构。

HBitmap数据结构如下:
struct HBitmap {
uint64_t size;
uint64_t count;
int granularity;
HBitmap meta;
unsigned long
levels[HBITMAP_LEVELS];
uint64_t sizes[HBITMAP_LEVELS];
};

uint64_t size : 虚拟机磁盘大小,计算方式:size = (size + (1ULL << granularity) - 1) >> granularity。 如虚拟镜像大小为1G,size = (102410241024 + (1ULL<<16) -1 ) >>16 即size=16385
int granularity : 12-16,默认是16
unsigned long *levels[HBITMAP_LEVELS] : 保存每一层的位图
uint64_t sizes[HBITMAP_LEVELS] : 记录levels每一层对应的数组大小

磁盘50g时,HBitmap数据结构对应的信息:
{
size = 819200,
count = 4,
granularity = 16,
meta = 0x0,
levels = {0x56131ac3cce0, 0x56131ac3ccc0, 0x56131ac3cca0, 0x56131a70e090, 0x56131a70e060, 0x56131ac62eb0, 0x56131b630400},
sizes = {1, 1, 1, 1, 4, 200, 12800}
}

uint64_t sizes[HBITMAP_LEVELS] 每层设置的最大数组,以上层数组的值向右偏移BITS_PER_LEVEL=6位,算法如下:
for (i = HBITMAP_LEVELS; i-- > 0; ) {
size = MAX((size + BITS_PER_LONG - 1) >> BITS_PER_LEVEL, 1);
hb->sizes[i] = size;
hb->levels[i] = g_new0(unsigned long, size);
}

HBitmap层次结构图,总共7层,下层记录上层的修改bit位,当上层某bit位置为1时,下层会相应的位记录
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二:根据偏移地址在HBitmap中设置
例如,虚拟机在磁盘的起始位置start=2292187136写入count=262144字节

  1. 计算第6层word位置(起始word和结束word)
    startpos = 2292187136 >>16>>6 即start = 546,在第6层的第546个位置开始
    lastpos = (start + count - 1) >>16 >>6。在第6层的第546个位置结束
    lastpos = (2292187136 + 262144 - 1) >> 16 >>6 = 546

  2. 计算第6层word中对应的bit位
    firsh = start >> 16 = 2292187136 >> 16 = 34976
    last = (start + count - 1) >> 16 = (2292187136 + 262144 - 1) >> 16 = 34979
    mask = 2UL << (last & (BITS_PER_LONG - 1))
    mask -= 1UL << (firsh & (BITS_PER_LONG - 1))
    mask = 2UL << (34979 & (64 - 1)) - (34976 & (64 - 1)) = 0xf00000000
    转换成二进制,在word中的第32, 33,34,35位分别写入1

  3. 第6层有bit位写入为1时,继续设置第5层
    先计算第5层的word位(起始word和结束word)
    startpos = 546 >> 6 = 8
    lastpos = 546 >> 6 = 8
    即写入第5层的第8个word位置

    计算第5层word中对应的bit位
    mask = 2UL << (546 & (64 - 1)) - (546 & (64 - 1)) = 0x400000000
    转换成二进制,在word中第34位写入1
  4. 如果该层有bit为修改,依次设置下层,直到第0层

三: 根据地址获取对应的bit位
例如,虚拟机在磁盘的起始位置start=2292187136,计算该起始位置对应的bit位是否设置为1
bit = 1UL <<(start >>hb->granularity) & (BITS_PER_LONG - 1)
bit = 1UL <<((2292187136 >> 16) & (64 -1)) = 0x100000000
转换成二进制,在word中第32位为1,与在HBitmap中设置的一致。
具体实现见函数hbitmap_get

以上是关于qemu HBitmap原理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

QEMU多进程(Multi-process QEMU)及vfio-user应用

加载 HBITMAP 并将其转换为 OpenGL 纹理

带有python ctypes的灰度hbitmap

MFC如何将具有透明属性的PNG转换为HBITMAP

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