X86分区虚拟化 - 多核初始化启动和GUEST OS初始化启动

最近在研究硬件分区虚拟化的模型实现方法，总结了一下，共享出来。需要先了解芯片的启动流程，以便加入Thin Hypervisor代码。下面以志强芯片为例，描述X86初始化流程多核初始化协议定义了两类处理器：bootstrap processor(BSP) 和 application processors (APs). 上电或者MP复位后，系统硬件动态选择一个作为BSP，其余的作为APs. 
BSP的IA32_APIC_BASE中的BSP flag将被置位，其他的处理器中该位将被清空.上电或者复位后，AP等待BSP的SIPI(startup signal)信号，接收到SIPI信号后，AP执行BIOS中的AP配置代码，然后进入halt状态.[/b]
对于支持Hyper_Threading的处理器，每个逻辑处理器将被作为一个单独的处理器对待，都会有一个唯一的APIC ID.

志强处理器MP初始化协议算法:


 
1. 基于系统拓扑结构，每个逻辑处理器将分配一个8位的APIC ID.这个ID将被写入到每个处理器的local APIC ID寄存器中BSP被确定后，BSP创建一个ACPI的table和一个MP的table并将自己的初始APIC ID加到这些表中
2. 在boot-strap流程的最后，BSP设置处理器数目为1，并开始广播SIPI. 这里，SIPI包含BIOS AP初始化代码的向量
3. AP收到SIPI后，第一个得到信号量的AP开始执行初始化代码，将自己的APIC ID加到ACPI和MP的表里面，并将处理器数目加1.完成初始化后，AP执行一个CLI指令并halt自己
4. 所有的AP都初始化完后，BSP得到一个系统处理器的个数，完成boot-strap代码，进入OS.
5. 此时AP保持halt状态，等待INITs, NMIs和SMIs.
BSP初始化过程


 

1. 初始化memory

2. Load microcode到处理器

3. 初始化内存范围寄存器(MTRRs)

4. enable cache

5. 确定BSP是否是"GenuineIntel"

6. 执行CPUID，保存CPU信息为将来使用

7. load AP的启动代码到低1M的一个4K的页里

8. 切换到保护模式

9. 转换4K的页基址为一个8位的向量. 例如

    0x000BD000H --> 0xBDH

10.设置APIC的SVR的bit8来enable local APIC

11.建立错误处理handler

12.初始化锁信号量

13.探测系统中的AP, 方法如下：

   - 设置处理器COUNT为1

   - 启动一个timer，BSP开始等待

   - 此时AP开始初始化，并将COUNT加1

   - timer到期，BSP检查COUNT，如果没有增加，就表示系统中没有AP.

14. 等timer中断，检查COUNT并建立处理器数目

AP初始化

 

1. 获取信号量，开始初始化

2. load microcode到处理器

3. 初始化内存范围寄存器(MTRRs)

4. enable cache

5. 检查AP是否是"GenuineIntel"

6. 保存CPUID信息，为将来使用

7. 切换到保护模式

8. 配置AP的共存内存接口执行环境

9. 将处理器个数加1

10.释放信号量

11. 执行CLI并且进入halt状态

12.等待INIT IPIGUEST OS初始化启动流程