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1.如何实现virtio虚拟化?
2.网络虚拟化——virtio
3.virtio —— 一种 Linux I/O 半虚拟化框架 [译]
4.数据平面开发套件（DPDK）中的Vhost / Virtio的配置和性能

如何实现virtio虚拟化?

       VirtIO是一种为虚拟化环境下提供与物理设备相近的I/O功能和性能的接口标准，最初由Rusty Russell开发，目标是为了lguest Hypervisor。它通过半虚拟化技术路线实现了更高的性能和更低的开销，GuestOS需要安装非原生的Device Driver以配合VirtIO。

       VirtIO在应用中带来了诸多好处，语言软件源码包括跨平台兼容性、统一的生态和最小化的兼容性排斥问题。它定义了多个子系统，每个子系统定义了一组虚拟设备类型和协议，如VirtIO-SCSI、VirtIO-NVMe、VirtIO-GPU、VirtIO-FS、VirtIO-VSock等。

       VirtIO具有分层软件架构，分为控制路径和数据路径，分别追求兼容性和转发效率。遂宁源码开发它还可以分为两部分：QEMU根据VirtIO Spec实现控制路径，数据路径则可以绕过QEMU，使用vhost-net、vhost-user等实现。

       VirtIO的传输层标准为Virtqueues，类似于物理网卡设备的设计思路。Front-end和Back-end之间存在两个Virtqueues，底层利用IPC共享内存技术建立传输通道。每个Virtqueue具有两个Vrings，对应Kernel的Rx/Tx Rings。Front-end和Back-end之间需要双向通知机制，对应到NIC和CPU之间的硬中断信号。

       VirtIO在Linux中的实现包括前后端分层架构和数控路径分离架构。在PCI Passthrough场景中，可以使用virtio-pci或VFIO，数据面使用DMA和专用队列，具有更高的周口wap源码性能。

网络虚拟化——virtio

       virtio技术概述

       virtio是一种虚拟化技术，主要关注于改进虚拟设备的性能和资源利用率。本文将深入探讨virtio的原理、接口以及在Linux环境中，如virtio-net的虚拟网络实现。

       尽管virtio接口在十多年间有所演进，但其核心思想保持不变。作为通用的虚拟IO设备模型，它定义了控制面和数据面的标准化接口，以简化虚拟设备与主机的交互。

       在virtio中，控制面主要涉及四个操作：特性位读写（用于设备和驱动程序同步特性）、配置读写（配置设备参数）、状态位读写（通知驱动初始化进度）以及重启设备（管理设备驱动）。每个设备都有一个virtio_config_ops结构，定义了这些操作的实现。

       数据传输模型通过virtqueue来实现，设计论文源码块设备使用一个队列，而网络设备则需要两个队列分别处理发送和接收。virtqueue抽象了guest驱动和host后端的数据交换，包括添加、处理和获取数据包。

       virtio-ring是高效的数据传输实现，它由descriptor数组、available ring和used ring构成，支持数据的先进先出处理。guest driver通过add_buf将数据插入available ring，host后端处理后写入used ring，形成一个数据流动的闭环。

       virtio设备驱动包括virtio-blk（块设备）和virtio-net（网络设备），它们分别使用不同的virtqueue结构来处理请求。virtio-blk通过单个virtqueue发送和接收块操作，而virtio-net则需要两个队列，每个队列的vfp源码代码buffer都包含特定的头部信息，如checksum和segmentation offload参数。

       在Linux内核中，virtio设备通过virtio-pci与PCI总线集成，通过PCI设备ID进行识别。Linux驱动会查找并加载相应的virtio驱动，如virtio-net和virtio-blk，以驱动这些设备。

       最后，virtio技术的设计使其不仅限于虚拟化环境，通过vhost模块，它可以在用户态与内核态之间提供高效的数据传输，使得virtio设备在非虚拟化环境中也具有应用可能。

       对于更深入的学习，可以参考DPDK/网络协议栈等相关资源，获取更全面的教程和资料。

virtio —— 一种 Linux I/O 半虚拟化框架 [译]

       本文介绍 virtio：针对Linux系统的I/O半虚拟化框架。

       半虚拟化与全虚拟化：半虚拟化方案中，客户机操作系统需要感知自身运行于虚拟化环境，并具备与虚拟化管理程序互动的能力以提高效率，全虚拟化方案则允许操作系统无需修改即可运行，通过虚拟化管理程序直接模拟底层硬件。

       Linux中的多虚拟化技术：如KVM、lguest、用户态Linux等在提供不同特性和优势的同时，也加重了Linux内核的负担，特别是在设备虚拟化方面。

       virtio的贡献：作为支持lguest虚拟化方案的开发成果，它为各种设备提供标准化的通用前端接口，增强了跨平台代码的重用性。

       全虚拟化vs.半虚拟化设备模拟：在全虚拟化下，hypervisor必须直接模拟底层硬件通信机制，效率低下；半虚拟化则允许客户机操作系统与hypervisor合作，提升模拟效率。

       virtio架构：半虚拟化环境中的设备抽象层，包含前端和后端驱动程序，以及虚拟队列接口支持客户机到hypervisor的通信。

       概念层级：客户机对象层次结构定义通过层次化驱动、配置、队列和回调函数等组件实现。

       virtio buffer：guest与hypervisor之间的通信载体，表示为请求的分散-收集列表。

       核心API：通过一系列函数实现请求发起、响应获取、回调处理等关键操作。

       virtio驱动示例：在Linux内核中，如net和block驱动，以及在高性能计算（HPC）应用中通过virtio PCI驱动实现。

       面向未来：了解和利用virtio架构，以提高半虚拟化环境中的I/O效率和性能，Linux作为hypervisor的研究平台具有竞争力，virtio提供显著性能提升，适用于Linux环境。

数据平面开发套件（DPDK）中的Vhost / Virtio的配置和性能

       DPDK中的Vhost / Virtio配置与性能优化详解

       Virtio / vhost是一种半虚拟化设备接口，它在QEMU和KVM虚拟化环境中扮演重要角色。作为前端驱动（virtio）在客户机操作系统中，或作为后端驱动（vhost）在主机中，virtio可显著提升性能，特别是在数据中心场景。Linux内核提供了virtio-net和vhost-net设备驱动，以支持网络I/O操作。

       DPDK为了优化数据吞吐，引入了virtio-pmd和vhost-user用户态模块，它们在vhost / virtio的配置中扮演关键角色。本文将深入探讨如何在testpmd示例中配置和利用这些功能，以及不同接收（Rx）和发送（Tx）路径的性能特性。

       DPDK支持三种Rx/Tx路径：可合并路径专为大数据包设计，通过向量路径利用SIMD指令提升性能，而不可合并路径则较少使用。可合并路径是优化重点，通过设置VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF标志启用，它允许虚拟主机高效处理大包。

       向量路径虽性能出色，但功能有限，而不可合并路径在某些场景中仍有所应用，但需要特定配置。性能测试对比显示，可合并路径在I/O转发中性能最佳，而在MAC转发下，各路径性能相近，但可合并路径更受推荐。

       从PVP测试结果来看，DPDK .以来，可合并路径的性能得到了显著提升，尤其是在MAC转发方面。测试配置包括使用testpmd创建vhost-user端口，Ixia流量生成器与DPDK的配合，展现了不同路径的吞吐能力。

       请注意，测试结果可能针对英特尔处理器优化，性能差异可能因系统配置、硬件和软件因素而异。欲了解更多DPDK与Virtio / vhost的详细信息，可以参考相关阅读资料，如《Linux虚拟化KVM-Qemu分析》系列文章和《使用DPDK加速Open vSwitch》等。

       最后，性能测试结果仅供参考，实际性能可能因硬件和软件环境的差异而有所不同。欲获取完整性能评估，请参考英特尔官方性能信息。