【原创】Linux虚拟化KVM-Qemu分析(十)之virtio驱动

Read the fucking source code! --By 鲁迅

A picture is worth a thousand words. --By 高尔基

说明:

KVM版本:5.9.1

QEMU版本:5.0.0

工具:Source Insight 3.5, Visio

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:

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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:

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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:

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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:

Device status field

Feature bits

Notifications

Device Configuration space

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:

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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:

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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:

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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;

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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;

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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;

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