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keelOS: hypervisor的控制台，能不能更加有用？

2026-10-01 · Wanpeng Qian

装好一台 hypervisor 之后，接在主机上的那台显示器通常只剩一个用处：告诉你网页管理地址是多少。之后它就一直亮着同一个画面，直到哪天出了事，你走到机房，发现屏幕上要么什么都没有，要么停在一个早已过时的画面上。

keelOS 的答案是：把控制台交给最底层、永远不重启的 hyp 来管。宿主系统（root）只往 hyp 给它的“假屏幕”和“假串口”上写，hyp 负责把内容送到真设备上。这样宿主怎么重启、怎么崩，屏幕都有人画；顺带，同一块屏幕还能用快捷键切去看每一台虚拟机。

起因：一块“没人管”的屏幕

keelOS 的宿主分两层：下面是常驻内存、几乎不更新的 hyp，上面是可以随时重启换新版的 FreeBSD（root）。root 重启（我们叫 reload）时，虚拟机只暂停二十多秒，不关机。

问题出在屏幕上。一次开机加一次 reload，屏幕的主人要换六次：固件 → hyp → 启动加载器 → 旧内核 → hyp → 新内核。任何一次交接没做好，屏幕就没人画。2026 年 10 月 1 日，我在自己的一台 Lenovo P340 Tiny 上用网页升级、reload 之后，屏幕就停在旧内核的最后几行，再也不动了。

直接原因很快修好了：加载新内核的程序没有把帧缓冲的信息传下去，新内核只好退回 VGA 文本模式。但根本问题还在：只要屏幕在不同时段归不同的人管，下一次交接还会出事。

别人怎么做

各家的本地控制台，归谁管就决定了它有多稳。

ESXi 的屏幕稳，是因为它的内核就是 hypervisor，不存在“宿主重启但 hypervisor 还在”这种情况。Proxmox 这一类则是宿主一重启，屏幕和虚拟机一起重来。

最接近我们想要的是 Xen 的串口：hypervisor 持有设备，管理系统只是把字符交给它转发。但屏幕这一边，我们没找到哪家把宿主的帧缓冲交给 hypervisor 中转。keelOS 的 root 会 reload，所以屏幕也得照串口那样做。

keelOS 的做法：屏幕和串口都归 hyp

原则只有一句：屏幕和串口由 hyp 持有，root 只往 hyp 给的“假设备”上写；键盘留在 root。屏幕这一半已经做完，串口那一半还在计划里，下面分开讲。

屏幕：root 画在影子上，hyp 搬到真屏幕

hyp 从它管的内存池里划出一块和真帧缓冲一样大的内存，叫影子帧缓冲，跨 reload 保留。开机时 hyp 把固件报给系统的屏幕地址改成影子的地址，root 的内核照常在上面画字，完全不知道这是假的。

hyp 每 40 毫秒比较一次影子和已显示的内容，只把变了的部分拷到真屏幕。真屏幕从此只有 hyp 一个人写：

• root 重启期间：hyp 停止拷贝，在屏幕上画自己的画面：宿主正在重启、有几台虚拟机暂停着，加上进度和日志。新内核一起来，屏幕自动切回。
• root 崩溃或卡死：拷贝照常跑，屏幕上留着 root 最后的画面，panic 信息看得见。
• hyp 自己出致命错误：屏幕上写明 15 秒后整机复位、所有虚拟机会断电，让人来得及拍下这个屏幕。
• 宿主截图：影子就是一块内存，keel screenshot host 直接读出来存成 PNG。

快捷键：一块屏幕看所有虚拟机

宿主的屏幕既然只是一块内存，往上面画什么都可以。keelOS 的管理程序把虚拟机的画面画到宿主的帧缓冲上，hyp 照常把它搬到真屏幕；每台带显示的虚拟机占一个虚拟终端。

在接着主机的键盘上：

给虚拟机打字走的是网页 VNC/RDP 已有的按键注入路径。切到一台没开机的虚拟机，屏幕上会提示按回车启动它。root reload 完，屏幕自动回到之前看的那台虚拟机。一台没有网络的主机，接上显示器和键盘，就是一台可以轮流使用所有虚拟机的工作站。

串口：照 Xen 的做法（计划中）

这一部分还没有做，设计已经定了：hyp 持有机器的串口，root 的串口控制台换成一个很小的“假 uart”，输出经 hypercall 交给 hyp，输入从 hyp 的环里取。做完之后：

• 在串口上可以在 hyp 和 root 之间切换，也可以切到某台虚拟机的串口直接登录，reload 之后连接还在。
• 服务器的 IPMI SOL 在 root 重启期间也是一条连续的日志，hyp 和 root 的行不再互相打断。

今天已经能用的是 keel console 命令和网页上的串口控制台，它们用 Ctrl-A 在各台虚拟机的串口之间切换。

取舍：hyp 不做什么

hyp 要保持简单到几乎不需要更新，所以控制台里复杂的部分都留在 root：

• 键盘留在 root。hyp 不写 USB 和 PS/2 驱动，快捷键由 root 里的管理程序认出来并切换画面。代价是 root reload 的二十多秒里键盘没反应，我们觉得可以接受。
• 终端模拟留在 root。字符、颜色、滚动都是 FreeBSD 的 vt(4) 画的；hyp 只搬像素，自己的画面只用一套 8×16 的 ASCII 字体。
• 开销要小。现在用的是最简单的逐帧比较，占一个 CPU 的百分之几；计划改用 EPT 的脏页标记，只拷真正变了的页，把开销压到 1% 以下。
• 分辨率不同就缩放。虚拟机的画面比显示器小时放大铺满，只差一点时原样居中。

这也是和 ESXi 的 DCUI 最大的不同：DCUI 是一个管理菜单，而 keelOS 的控制台是一个“显示器切换器”。管理的事情交给网页和 keel 命令，控制台只负责一件事：你走到机器前，永远能看到正在发生什么。

结语

控制台是 hypervisor 里最不起眼的部分，平时没人看，但一旦有人走到机器前，往往就是出事的时候。那一刻屏幕如果是黑的或者停在旧画面上，就是最糟的体验。

keelOS 把屏幕交给永不重启的 hyp，现在已经得到的是：

• 宿主升级、重启、崩溃，屏幕始终可读，并且告诉你虚拟机的状态。
• 一套键盘和显示器，就能在所有虚拟机的画面之间切换。
• 一条命令就能拿到宿主的屏幕截图。

还没做完的：串口也归 hyp（root 重启期间一条不断的日志，在串口上切换虚拟机）；root 重启的那二十多秒里也能看虚拟机的画面；核显直通给虚拟机之后的宿主截图。

开头那台 P340，现在 reload 之后屏幕已经不会再卡住了。所以，hypervisor 的控制台，能不能更有用？能。

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