背景

說明：

1. 概述

汪汪汪，最近忙成狗了，一下子把我更新的節奏打亂了，草率的道個歉，

先看一下核心的資料結構：

通常Virtio設備操作Virtqueue時，都是通過struct virtqueue結構體，這個可以理解成對外的一個介面，而Virtqueue機制的實作依賴于struct vring_virtqueue結構體；
Virtqueue有三個核心的資料結構，由struct vring負責組織：
1. struct vring_desc：描述符表，每一項描述符指向一片記憶體，記憶體型別可以分為out型別和in型別，分別代表輸出和輸入，而記憶體的管理都由驅動來負責，該結構體中的next欄位，可用于將多個描述符構成一個描述符鏈，而flag欄位用于描述屬性，比如只讀只寫等；
2. struct vring_avail：可用描述符區域，用于記錄設備可用的描述符ID，它的主體是陣列ring，實際就是一個環形緩沖區；
3. struct vring_used：已用描述符區域，用于記錄設備已經處理完的描述符ID，同樣，它的ring陣列也是環形緩沖區，與struct vring_avail不同的是，它還記錄了設備寫回的資料長度；

這么看，當然是有點不太直觀，所以，下圖來了：

簡單來說，驅動會分配好記憶體（scatterlist），并通過virtqueue_add添加到描述表中，這樣描述符表中的條目就都能對應到具體的物理地址了，其實可以把它理解成一個資源池子；
驅動可以將可用的資源更新到struct vring_avail中，也就是將可用的描述符ID添加到ring陣列中，熟悉環形緩沖區的同學應該清楚它的機制，通過維護頭尾兩個指標來進行管理，Driver負責更新頭指標（idx），Device負責更新尾指標（Qemu中的Device負責維護一個last_avail_idx），頭尾指標，你追我趕，生生不息；
當設備使用完了后，將已用的描述符ID更新到struct vring_used中，vring_virtqueue自身維護了last_used_idx，機制與struct vring_avail一致；

當驅動需要把資料發送給設備時，流程如上圖所示：

當驅動從設備接收資料時，流程如上圖所示：

代碼的分析將圍繞下邊這個圖來展開（Virtio-Net），偷個懶，只分析單向資料發送了：

之前的系列文章分析過virtio設備和驅動，Virtio-Net是PCI網卡設備驅動，分別會在virtnet-probe和virtio_pci_probe中完成所有的初始化；
virtnet_probe函式入口中，通過init_vqs完成Virtqueue的初始化，這個逐級呼叫關系如圖所示，最侄訓呼叫到vring_create_virtqueue來創建Virtqueue；
這個創建的程序中，有些細節是忽略的，比如通過PCI去讀取設備的配置空間，獲取創建Virtqueue所需要的資訊等；
最終就是圍繞vring_virtqueue資料結構的初始化展開，其中vring資料結構的記憶體分配也都是在驅動中完成，整個結構體都由驅動來管理與維護；

網路資料的傳輸在驅動中通過start_xmit函式來實作；
xmit_skb函式中，sg_init_table初始化sg串列，sg_set_buf將sg指向特定的buffer，skb_to_sgvec將socket buffer中的資料填充sg；
通過virtqueue_add_outbuf將sg添加到Virtqueue中，并更新Avail佇列中描述符的索引值；
virtqueue_notify通知Device，可以過來取資料了；

Guest驅動寫暫存器操作時，陷入到KVM中，最終Qemu會捕獲到進行處理，入口函式為kvm_handle_io；
Qemu中會針對IO記憶體區域設定讀寫的操作函式，當Guest進行IO操作時，最終觸發操作函式的呼叫，針對Virtio-Net，由于它是PCI設備，操作函式為virtio_pci_config_write；
virtio_pci_config_write函式中，對Guest的寫操作進行判斷并處理，比如在VIRTIO_PCI_QUEUE_NOTIFY時，呼叫virtio_queue_notify，用于處理Guest驅動的通知，并最侄訓呼handle_output函式；
針對Virtio-Net設備，發送的回呼函式為virtio_net_handle_tx_bh，并在virtio_net_flush_tx中完成操作；
通用的操作模型：通過virtqueue_pop從Avail佇列中獲取地址，將資料進行處理，通過virtqueue_push將處理完后的描述符索引更新到Used佇列中，通過virtio_notify通知Guest驅動；

Virtqueue這種設計思想比較巧妙，不僅用在virtio中，在AMP系統中處理器之間的通信也能看到它的身影，
草草收場了，下回見，

https://www.redhat.com/en/blog/virtqueues-and-virtio-ring-how-data-travels
Virtual I/O Device Version 1.1

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