2.2　VMM为Guest准备物理内存

计算机系统启动后，主板的BIOS ROM将会被映射到内存地址空间，以x86架构的32位系统为例，映射的地址空间为0x000F0000～0x000FFFFF，然后CPU跳转到0xF000:0xFFF0处，开始运行BIOS代码。BIOS会检查内存信息，记录下来，并对外提供内存信息查询功能。BIOS将中断向量表（IVT）的第0x15个表项中的地址设置为查询内存信息函数的地址，后续的boot loader或者OS就可以通过发起中断号为0x15的软中断，调用BIOS中的这个函数，获取系统内存信息。

因此，为了给Guest提供这个获取内存系统信息的功能，VMM需要模拟BIOS的这个功能。简单来讲，VMM需要完成如下几件事：

1）主板的BIOS ROM是被系统映射到内存地址空间0x000F0000～0x000FFFFF。对于软件模拟而言，就不需要这个映射过程了，VMM可以将自己实现的模拟BIOS中的查询系统内存信息的中断处理函数，直接置于内存0x000F0000～0x000FFFFF中。

2）在建立IVT时，设置第0x15个表项中的中断函数地址指向模拟的BIOS中的内存查询处理函数的地址。

3）对于真实的物理系统，BIOS会查询真实的物理内存情况，建立内存信息。而对于VMM而言，则需要根据用户配置的虚拟机的内存信息，在BIOS数据区中自己制造内存信息表。

中断号为0x15的BIOS中断处理函数，依据传入的参数，即寄存器eax、ah中的值，将返回不同的内存信息。比如将ah寄存器设置为0x8A时，中断将返回扩展内存大小，即地址在1MB以上的内存的尺寸；将ah寄存器设置为0x88时，最多检测出64MB内存，实际内存超过64MB时也返回64MB。功能最强的是将eax寄存器的值设置为0xE820，0x15号中断处理函数将返回主机的完整的内存信息。

由于技术的演进与迭代，以及不同的地址空间被划分为不同的用途，为了向后兼容，内存地址空间被分为了许多不连续的段。对于使用0xE820方式获取内存而言，0x15号中断处理函数使用结构体e820_entry描述每个段，包括内存段的起始地址、内存段的大小以及内存段的类型：

commit 2f3976eeee4e0421c136c3431990a55cbf0f2bbf
kvm: BIOS E820 memory map emulation
kvmtool.git/include/kvm/e820.h
struct e820_entry {
    uint64_t addr;  /* start of memory segment */
    uint64_t size;  /* size of memory segment */
    uint32_t type;  /* type of memory segment */
} __attribute__((packed));

综上，VMM需要模拟的BIOS与内存相关部分如图2-7所示。

图2-7　VMM模拟的BIOS与内存相关部分