KVM-Qemu分析之Virtqueue

• 常Virtio设备操作Virtqueue时，都是通过struct virtqueue结构体，这个可以理解成对外的一个接口，而Virtqueue机制的实现依赖于struct vring_virtqueue结构体;
• Virtqueue有三个核心的数据结构，由struct vring负责组织：

1. struct vring_desc：描述符表，每一项描述符指向一片内存，内存类型可以分为out类型和in类型，分别代表输出和输入，而内存的管理都由驱动来负责。该结构体中的next字段，可用于将多个描述符构成一个描述符链，而flag字段用于描述属性，比如只读只写等;
2. struct vring_avail：可用描述符区域，用于记录设备可用的描述符ID，它的主体是数组ring，实际就是一个环形缓冲区;
3. struct vring_used：已用描述符区域，用于记录设备已经处理完的描述符ID，同样，它的ring数组也是环形缓冲区，与struct vring_avail不同的是，它还记录了设备写回的数据长度;

这么看，当然是有点不太直观，所以，下图来了：

• 单来说，驱动会分配好内存(scatterlist)，并通过virtqueue_add添加到描述表中，这样描述符表中的条目就都能对应到具体的物理地址了，其实可以把它理解成一个资源池子;
• 驱动可以将可用的资源更新到struct vring_avail中，也就是将可用的描述符ID添加到ring数组中，熟悉环形缓冲区的同学应该清楚它的机制，通过维护头尾两个指针来进行管理，Driver负责更新头指针(idx)，Device负责更新尾指针(Qemu中的Device负责维护一个last_avail_idx)，头尾指针，你追我赶，生生不息;
• 当设备使用完了后，将已用的描述符ID更新到struct vring_used中，vring_virtqueue自身维护了last_used_idx，机制与struct vring_avail一致;

3. 流程分析驱动需要把数据发送给设备时，流程如上图所示：

①A表示分配一个Buffer并添加到Virtqueue中，①B表示从Used队列中获取一个Buffer，这两种中选择一种方式;

②表示将Data拷贝到Buffer中，用于传送;

③表示更新Avail队列中的描述符索引值，注意，驱动中需要执行memory barrier操作，确保Device能看到正确的值;

④与⑤表示Driver通知Device来取数据;

⑥表示Device从Avail队列中获取到描述符索引值;

⑦表示将描述符索引对应的地址中的数据取出来;

⑧表示Device更新Used队列中的描述符索引;

⑨与⑩表示Device通知Driver数据已经取完了;

3.2 接收

（编辑：潍坊站长网）

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