RISC-V 64 Hypervisor: rCore on rCore

[gjz010]

综述

本commit为rCore以及RVM实现了Hypervisor机制；借助于qemu对RISC-V Hypervisor Extension的支持，我们基于RVM实现了硬件加速的RISC-V虚拟化，并对rCore进行了相应调整；另一方面，考虑到rCore是至今为止对RISC-V支持最好的实验OS，我们选择同时直接将rCore（而不是ucore）作为Guest OS运行在RVM之上。此外，本Commit还涵盖了从驱动到内存管理机制的一系列调整和Bugfix。

output.mp4

相关PR和仓库

• 用户态应用程序 RISC-V 64 Hypervisor (rCore on rCore) Userland rcore-user#19
  • 实现了Rust-style Thread，尽管最终没有使用在VMM中：Rust-style thread for rcore-user on RISC-V 64 rcore-user#18
• VirtIO console驱动 Added virtio-console support. virtio-drivers#2
• 对RVM的修改 RISC-V 64 support for RVM RVM#1
• 对riscv crate的修改 Strongly typed RISC-V Page Table & Hypervisor Extension riscv#3
• 使用Rust编写的VMM https://github.com/rcore-riscv-hypervisor-dev/rust-rvm-vmm
• 预编译好的rCore guest镜像 https://github.com/rcore-riscv-hypervisor-dev/rcore-guest-image-blob

Features

• 增强了rCore对新版OpenSBI的支持，使得rCore可以运行于新版本的qemu之上 (已合并入主分支：Migrating to OpenSBI 0.9 with SBI spec 0.2 #72)
• 调整时间相关模块，使得RTC可以在riscv64上被使用
• 修复了一个和Delayed Mapping相关的内存bug：原来的逻辑会将present的页简单粗暴地判定成无法处理的fault；假如两个线程同时访问了同一个delayed page，第二个delayed page handler会直接失败（因为第一个handler成功处理缺页，将页设为present）；这个bug被通过引入更细化的检查解决。（TODO：现在只支持riscv64，需要其它平台同样实现）
• 通过SBI输出RISC-V平台启动时的早期（串口成功初始化之前）日志；同时，日志输出不再需要堆内存分配。
• 加入了新的board类型rcore_vmm_guest，只会加载uart16650和PLIC驱动，并且会将GUEST_USER_IMG链接入内核中。
• 修复了Uart16650输出时的一个判断值错误。
• 加入了VirtIO串口驱动，可以通过UART2=on在/tmp/rcore_uart2埠上开启第二串口。同时，将所有的串口在devfs中以/dev/ttySx的形式暴露出来，使得用户程序可以直接操作第二串口。参考Rust用户程序uart2。

Known Issues

• 强行把RVM bump到了master版本，而新版RVM（x86_64平台）仍然没有适配rCore（例如，两个新的hook）
• VirtIO console偶尔会有卡顿

[jiegec]

Please fix ci.