BMBT 常见问题解答

1. 为什么不使用 unikernel + QEMU 的方法?
   • 现在 unikernel 的解决方案都是试图将 unikernel 放到虚拟机的 guest 态中运行，无法避免 host 的软件栈
     • 那为什么不采用的 A Linux in unikernel clothing 的方式 ?
       • 这种方法无法实现设备直通, 而且这种方案依赖于 KLM¹ 的支持
2. 为什么不基于 captive 开发?
   • captive 自身的代码量非常大, 大约在 10 万行左右
   • captive 需要对于 x86 写对应的 asl 硬件描述语言从而生成自动翻译
   • captive 是通过构建一个 unikernel 在 kvm 中运行，其 unikernel 实现和硬件打交道的方法都是 virtio 。这和我们希望直接在虚拟上运行需求不符合。

一些参考的 hypervisor

• https://github.com/quic/gunyah-hypervisor : 是构建了一个 micro kernel + kernel virtual machine 比较初级的项目
• https://github.com/udosteinberg/NOVA : NOVA 可以运行多个 unmodified 的 guest kernel

• https://github.com/tandasat/MiniVisorPkg : 使用 UEFI driver 来构建 hypervisor

• https://github.com/usbarmory/tamago : baremetal golang

• https://github.com/airbus-seclab/ramooflax : 这个项目目前是和我们的需求最为相似的，从 bios 启动，然后运行 hypervisor 然后将磁盘上的操作系统在 guest 中间运行, 其唯一的区别在于使用了 vt-x 的虚拟化技术
• https://github.com/matsud224/raspvisor : 在树莓派上运行的 type 1 hypervisor
• https://github.com/wbenny/hvpp/blob/master/README.md : 使用 Window 驱动, 用 C++ 写的一个 hypervisor, 可以理解为一个简单的 kvm
• Theseus

裸金属二进制翻译器的架构

显然，一个人在一年的时间内直接写一个系统级二进制翻译器，而且还需要直接运行在裸机上， 这种事情是不可能的。 MagiXen ² 是基于 IA-32 ³ 开发的，所以我们在想基于什么进行二次开发。

一种想法是基于 Captive 进行开发，但是最后还是选择的是 QEMU ，原因主要是因为:

• Captive 不存在需要写 ArchC 来描述 x86 架构，这部分可能需要写超过 10000 行的代码。 [^5]
• 组里和龙芯公司，以及产业界有很多人都理解 QEMU，如果到时候出现了问题，可以更加容易的找人请教
• QEMU 的代码质量更加可靠，如果出现问题，那么一定是自己的问题

如何让 QEMU 运行在裸金属上

• QEMU 依赖了外部的库
  • 主要是 glibc 和 glib
  • 实际上，
• QEMU 调用了很多系统调用，这些系统调用需要操作系统的支持

QEMU 被重构的部分

按照 interface.md 梳理一遍吧

• memory model
• thread
• option
• qom

技能清单

• QEMU
  • 二进制翻译器基本原理
  • memory model
  • PCI 模拟
• Linux Kernel
  • irq domain
  • memory
    • page fault 的过程
    • 进程地址空间
• LoongArch
  • TLB
• BTMMU
• HSPT
• ESPT
• Dune
• Linux Programming Interface
• 深入理解计算机体系结构
• gdb bash makefile and …
• busybox

使用网络

gnu grub doc

minicom 的使用注意点

如果在 grub 中在 Linux Kernel 的启动项中添加上 console=ttyS0,115200， 那么可以就可以使用串口来获取这个 Kernel 的 dmesg 输出了，调试 3A5000 的时候发现 无法输出 “密码” 两个中文字，使用下面的参数就可以了:

minicom -D /dev/ttyUSB0 -R UTF-8

minicom 无法发送字符，解决方法参考 ³，因为 uart 不需要中断的时候同样可以 正常工作（采用 poll ） 模式，所以如果 Guest 的 shell 不能交互，那么应该是 minicom 的配置有问题。

还可以继续开发的事情

• 从论文中抄过来

From hack to elaborate technique - A survey on binary rewriting

https://www.usenix.org/system/files/conference/usenixsecurity16/sec16_paper_andriesse.pdf

二进制翻译介绍

• FX!32
• 了解一下 Binary translation using peephole superoptimization
• Hardware-Accelerated Dynamic Binary Translation
• https://news.ycombinator.com/item?id=33533132 : 介绍 Rosetta 2

想要普及一个新的架构是很难的，看看 ARM 的操作:

• https://www.linaro.org/

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1. Kernel Mode Linux ↩

2. https://bugs.debian.org/cgi-bin/bugreport.cgi?bug=872051 ↩

3. https://stackoverflow.com/questions/3913246/cannot-send-character-with-minicom ↩ ↩²