0.1 开发环境

• 硬件：
  • 具有 Intel CPU 的计算机
  • 支持 VT-x (一般都支持)，并在 BIOS 中已起用
• 软件：

  • 建议安装 Ubuntu 等 Linux 操作系统 (不能是虚拟机)

  • 已启用 KVM

    由于我们要在 QEMU 里运行我们的 hypervisor，相当于在虚拟机里运行虚拟机，所以需要用 KVM 提供嵌套虚拟化支持。KVM 启用方法。

  • QEMU >= 7.0.0

  • Rust 工具链 (nightly-2022-11-03)

0.2 代码组织结构

• hypervisor/: hypervisor 的代码。在本阶段建立好执行环境后，之后的阶段将逐步实现 guest OS 的加载与并运行、guest OS 内存管理、VM exit 处理等 hypervisor 的基本功能。
• rvm/: 实现虚拟化基本功能的独立的模块。提供了 vCPU、嵌套页表等结构的抽象。
• guest/: 在 guest 模式运行的软件。
  • bios/: 一个简易 BIOS。用于从 16 位实模式切换到 32 位 保护模式，并通过 multiboot 协议启动 guest OS。
  • nimbos/: 一个用 Rust 语言编写的 x86_64 实验操作系统 NimbOS。支持时钟中断、串口外设、调度、多线程用户程序等功能。

0.3 建立执行环境

本教程将实现一个 type-1 的 hypervisor，即 hypervisor 可以直接访问硬件，无需其他 OS 的介入。因此，为了让 hypervisor 自身能够管理硬件资源，和传统 OS 一样，我们需要执行一些通用的启动和初始化流程，包括：

1. 基于 multiboot 协议的启动。
2. 初始化处理器所需数据结构，如 x86 的 GDT、IDT。
3. 初始化串口输出、Local APIC 时钟，设置中断与异常处理程序。
4. 初始化内存分配器，包括内核堆分配器和物理页帧分配器。

这些功能已在 step0 实现。本教程将侧重 hypervisor 功能的实现，因此不对以上的 OS 基本功能进行过多介绍。