欢迎光临
我的个人博客网站

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动


背景

  • Read the fucking source code! –By 鲁迅
  • A picture is worth a thousand words. –By 高尔基

说明:

  1. KVM版本:5.9.1
  2. QEMU版本:5.0.0
  3. 工具:Source Insight 3.5, Visio
  4. 文章同步在博客园:https://www.cnblogs.com/LoyenWang/

1. 概述

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • 前篇文章讲完了Qemu中如何来创建Virtio Device,本文将围绕Guest OS中的Virtio Driver来展开;

看一下Guest OS(Linux)中的Virtio框架高层架构图:

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • 核心模块为virtio和virtqueue,其他高层的驱动都是基于核心模块之上构建的;
  • 显然,本文会延续这个系列,继续分析virtio-net驱动,重心在整体流程和框架上,细节不表;
  • virtio-net,又是一个virtio设备,又是一个PCI设备,那么驱动会怎么组织呢?带着问题上路吧。

2. 数据结构

说到驱动怎么能不提linux设备驱动模型呢,感兴趣的朋友可以去看看PCI系列分析文章,简单来说就是内核创建总线用于挂载设备,总线负责设备与驱动的匹配。Linux内核创建了一个virtio bus:

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • virtio设备和virtio驱动,通过virtio_device_id来匹配,而这个都是在virtio规范中定义好的;
  • virtio_device结构中有一个struct virtio_config_ops,函数集由驱动来进行指定,用于操作具体的设备;

本文描述的virtio-net驱动,既是一个virtio设备,也是一个pci设备,在内核中通过结构体struct virtio_pci_device来组织:

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • 该结构体中维护了几个IO区域:Common, ISR, Device, Notify,用于获取virtio设备的各种信息,这个也是由virtio规范决定的;
  • 通常来说一个virtio设备,由以下几个部分组成:
    1. Device status field
    2. Feature bits
    3. Notifications
    4. Device Configuration space
    5. One or more virtqueues
  • 从结构体看,它用于充当pci设备和virtio设备的纽带,后续也会在probe函数中针对不同的部分进行对应的初始化;

以总线的匹配视角来看就是这样子的:

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

3. 流程分析

3.1 virtio总线创建

先看一下virtio总线的创建,virtio bus当然也算是基建了:

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • bus_register注册virtio总线,总线负责匹配,在匹配成功后调用通用的virtio_dev_probe函数;
  • 千里姻缘一线牵,当Virtio的ID号能对上时,就会触发驱动探测,所以什么时候进行设备注册呢?

3.2 virtio驱动调用流程

详细的细节,建议阅读之前PCI驱动系列的分析文章,下边罗列关键部分:

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • virtio-net设备通过挂在pci总线上,系统在PCI子系统初始化时会去枚举所有的设备,并将枚举的设备注册进系统;
  • 系统在匹配上之后,调用设备的驱动;

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • PCI设备根据Vendor ID来匹配驱动;
  • virtio规范中规定基于PCI的virtio设备,Vendor ID号为:0x1AF4,因此最终调用的驱动入口为virtio_pci_probe

【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

  • 在probe函数中分配struct virtio_pci_device结构,前文中也提到过它负责将virtio设备和pci设备绑定到一起,最终会在两个设备驱动的probe函数中完成整体结构的初始化,也就是virtio_pci_probe完成一部分,实际的virtio设备驱动中完成一部分;
  • virtio_pci_modern_probe:该函数的内容就与virtio规范紧密相关了,简单来说,virtio设备都会按照规范填充common、device、isr、notification等功能部分,而virtio_pci_modern_probe函数通过virtio_pci_find_capability去获取对应的能力,并且通过map_capability完成IO空间的映射;
  • virtio_pci_probe中还设置了virtio_pci_config_ops操作函数集,并传递给virtio驱动,在驱动中调用这些回调函数来操作virtio设备;
  • register_virtio_device:向系统注册virtio设备,从而也就触发了virtio总线的匹配操作,最终调用virtio_dev_probe函数;
  • virtio_dev_probe函数中按照virtio规范分阶段设置不同的状态、获取virtio设备的feature等,并最终调用实际设备的驱动程序了;

At last,终于摸到本文要说的virtio-net的驱动的入口了,当然,文章也要戛然而止了。

整体执行流程及框架应该清楚了,细节就留给大家了,待续。。。

参考

https://developer.ibm.com/technologies/linux/articles/l-virtio/
Virtual I/O Device (VIRTIO) Version 1.1

欢迎关注个人

赞(0) 打赏
未经允许不得转载:张拓的天空 » 【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

专业的IT技术经验分享 更专业 更方便

联系我们本站主机

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏