在AMD平台上实现KVM虚拟化技术 (25)

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虚拟的功能设备

实现虚拟的功能设备是支持虚拟机 IO 的第二种方法。虚拟的功能设备就是说虚拟机使用的 IO 设备不一定要遵守已有的设备标准如SCSI 协议，Intel 以太网卡的规范等等linux， 只要实现上能完成操作系统想要的功能即可，如支持磁盘数据块的传送，TCP/IP 网络包的传送，实现 IO 完成的通知等。 这种方式由于不遵守已有的设备格式和规范，无法使用客操作系统上已有的物理设备驱动，在 VMM 上虚拟化设备的同时，在客操作系统上也需要专有的驱动程序配合。

不同的 VMM 实现往往有自己独立的虚拟设备的实现机制，目前 KVM 采用的是称为 virtIO 的技术。 VirtIO 是 IBM 的Rusty Russell 提出的实现虚拟设备的规范，其核心思想是通过定义一个公共的 ABI， 让客户机操作系统以简易的方式向 VMM 告知其数据缓冲区，并以这些缓冲区为基础承载不同类型虚拟设备的数据交换。 在virtIO 的思想中，虽然逻辑数据是客主双方交换的，但缓冲区总是由客操作系统方面提供的。 以 Linux 客操作系统为例，VirtIO 的实现可简要描述如下linux:  

a.KVM 以仿真的PCI 设备的方式向客操作系统呈现每一个 VirtIO 设备。 所有类型的 VirtIO 设备都使用同一个 Device ID。 VirtIO 设备的类型由 PCI 设备的 subsystem Vendor Id 及 subsystem Device Id 来区分。目前已经实现的 VirtIO 设备包括 virtio_net， virtio_blk， virtio_baloon， virtio_console 及 virtio_hw_random。 在 Linux 上 virtio_pci 驱动的设备 probe 函数 virtio_pci_probe 最终会调用具体的 VirtIO 设备的 probe 函数( 如 virtnet_probe) 来识别其设备，建立相关的数据结构linux。

b. 数据结构 structvirtio_device 用来代表被识别的每一个 virtIO 设备， 和该结构关联的是一组操作接口，包括 get， set，get_status， set_status，get_features，finalize_features，reset， find_vqs 及 del_vqs。 这些接口的作用就是通过对 virtIO 设备的配置空间的读写，来和设备进行交互，或对设备进行控制。 其中find_vqs 就是用来发现该 virtIO 设备的后端提高了那些 virtioqueuelinux。

c. 在 virtIO 的框架中，用来在客户机操作系统和 VMM 之间实现数据传输的抽象机制就称为 virtioqueue。 Virtioqueue 就是一组操作接口， 包括 add_buf， get_buf， disable_cb， enable_cb， notify 以及 callback。 其中 callback是由具体类型的 virtIO 驱动实现的，其他几个操作的实现則由特定 Linux 版本的 virtioqueue 采用的具体实现方式确定。

详细：http://www.51rhca.com/archives/576

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