virtnet

vhost net study

vhost net 的目的是为了避免在host kerne上做一次qemu的调度，提升性能。
xmit: 让vm的数据报在 host的内核就把报文发送出去。
rcv：

核心数据结构

vhost_poll是vhost里最关键的一个数据结构。

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27 /* Pol> > file (eventfd or socket) */
28 /* Note: there's nothing vhost specific about this structure. */
29 struct vhost_poll {
3> > > >   poll_tabl> > > > > > > >  table;
3> > > >   wait_queue_head_> > > >  *wqh;
3> > > >   wait_queue_> > > > > >    wait;
3> > > >   struct vhost_wor> > > >   work;
3> > > >   unsigned lon> > > > > >   mask;
3> > > >   struct vhost_de> > > >   *dev;
36 };
  • table:每次负责把wait域放倒wqh里。vhost_net_open将它的执行函数vhost_poll_func
  • wqh：它的wqh被初始化指向一个eventfd的ctx，
  • wait：每次把wait放倒这个wqh链表里，当guest vm的发送报文时，wait被摘下，
    并执行其对应的func,vhost_net_open将该func被初始化为vhost_poll_wakeup。
    vhost_poll_wakeup负责将work放入对应vhost_dev下的work_list链表中。
  • work: 每个vhost_dev有一个thread，负责从work_list链表里的摘除work节点，
    并执行work节点对应的fn. fn是真正干活的的函数。
    对于rx vhost_virqueue, vhost_net_open将该fn初始化为handle_rx_kick
    对于tx vhost_virqueue, vhost_net_open将该fn初始化为handle_tx_kick
    对于rx vhost_virqueue, vhost_net_open将该fn初始化为
    handle_rx_kick.
  • mask:是需要监听的eventfd的事件集合
  • dev: 该vhost_poll对应的vhost_dev;

以guest VM发送一个报文为例

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file: drivers/net/virtio_net.c
> .ndo_start_xmi> >  > > start_xmit,
> >  static netdev_tx_t start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
> > > er> > xmit_skb(sq, skb);
> > > > return virtqueue_add_outbuf(sq->vq, sq->sg, num_sg, skb, GFP_ATOMIC);
> > > > > return virtqueue_add(vq, &sg, num, 1, 0, data, gfp);
> > > virtqueue_kick(sq->vq);
> > > > virtqueue_notify(vq);
> > > > > vq->notify(_vq)
> > > > > >  iowrite16(vq->index, (void __iomem *)vq->priv);

前端驱动最终guest vm因io操作造成vm exit. host vm 调用

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vmx_handle_exit

处理这个io 请求。

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static int vmx_handle_exit(struct kvm_vcpu *vcpu)
kvm_vmx_exit_handlers[exit_reason](vcpu);
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> > > kvm_vmx_exit_handlers:  [EXIT_REASON_IO_INSTRUCTION> > > >  > > handle_io,
> > >  static int handle_io(struct kvm_vcpu *vcpu)
> > > >  return kvm_fast_pio_out(vcpu, size, port);
> > > > > static int emulator_pio_out_emulated(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, int size, unsigned short port, const void *val, unsigned int count)
> > > > > > emulator_pio_in_out
> > > > > > kernel_pio(struct kvm_vcpu *vcpu, void *pd)
> > > > > > > int kvm_io_bus_write(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_bus bus_idx, gpa_t addr,
> > > > > > > > __kvm_io_bus_write
> > > > > > > > > dev->ops->write(vcpu, dev, addr, l, v) 
> > > > > > > > > dev->ops is ioeventfd_ops 相当ioeventfd_write
> > > > > > > > > > eventfd_signal(p->eventfd, 1);
> > > > > > > > > > > wake_up_locked_poll(&ctx->wqh, POLLIN);

vhost net init 

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vhost_net_open
. vhost_dev_init
> > vhost_poll_init(&vq->poll, vq->handle_kick, POLLIN, dev);
> > . init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, vhost_poll_wakeup);
> > . init_poll_funcptr(&poll->table, vhost_poll_func);
> > . vhost_work_init(&poll->work, fn);
. vhost_poll_init(n->pol> > VHOST_NET_VQ_TX, handle_tx_net, POLLOUT, dev);
. vhost_poll_init(n->pol> > VHOST_NET_VQ_RX, handle_rx_net, POLLIN, dev);
. f->private_dat> > n;

vhost_worker

vhost set owner: 为每个vhost_dev,启动一个进程，该进程函数是vhost_worker，
它反复从该dev下的work_list链上取一个节点下来，
（该节点类型是vhost_work), 执行该节点下的fn函数。
每个dev下有个双向链work_list, 链中的每个节点是一个vhost_work
vhost_worker顺序摘下一个节点，执行这个节点下的fn函数。
对于vhost_virtqueue RX/TX来说，这个fn就是`handle_rx_kick,handle_tx_kick.

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> vhost_net_set_owner
> > vhost_dev_set_owner
> > > worke> > kthread_create(vhost_worker, dev, "vhost-%d", current->pid);
> > > dev->worke> > worker;
> > > wake_up_process(worker);

每个vhost_virqueue下有一个vhost_poll。
VHOST_SET_VRING_KICK，将vhost_poll下的wqh(wait_queue_head_t类型)指向eventf下对应
的wqh，并将vhost_poll下的wait挂在wqh下。

poll->wqh被赋值指向 eventfd对应的eventfd_ctx下的wqh, 这样一个virqueue下的poll就跟eventfd关联上了!!!

最终poll的wait被放入到了eventfd的wqh链表里。

vhost_net_ioctl VHOST_SET_VRING_KICK 

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vhost_vring_ioctl
. case VHOST_SET_VRING_KICK:
> > eventf> > f.fd == -> > NUL> > eventfd_fget(f.fd);
> > vq->kic> > eventfp
> > vhost_poll_start(&vq->poll, vq->kick);
> > . mas> > file->f_op->poll(file, &poll->table); 此处file是vq->kick, 即vq对应的eventfd
> > . 所以相当于调用 eventfd_poll
> > > > poll_wait(file, &ctx->wqh, wait);
> > . vhost_poll_wakeup(&poll->wait, 0, 0, (void *)mask);
> > > > vhost_poll_queue(poll);
> > > > . vhost_work_queue(poll->dev, &poll->work);
> > > > > > list_add_tail(&work->node, &dev->work_list);
> > > > > > wake_up_process(dev->worker);
> > > > > > . static int vhost_worker(void *data)
> > > > > > > > wor> > list_first_entry(&dev->work_list, struct vhost_work, node);
> > > > > > > > work->fn(work);

eventfd在vhost net里被用来处理从vm发出的报文。
以vhost_dev_net 下的rx virqueue为例。
poll是该virqueue下的poll。

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eventfd_poll(struct file *file, poll_table *wait) file:vrqueue使用的eventfd. wait virqueue下的tx poll对应的poll_table
. poll_wait(file, &ctx->wqh, wait); 
> >  p->_qproc(filp, wait_address, p); 
> > 相当于 vhost_poll_func(filp, wait_address, p)
p为poll table。
 _qproc: 是vhost_poll_func。通过vhost_dev_init入口，被init_poll_funcptr(&poll->table, vhost_poll_func);  
wait_address:

vhost_poll_func:每次都将vhost_poll下的wait放倒vhost_poll下的wqh链表里（即evetnfd下的ctx的wqh链表里）。
以为它被初始化为vhost_poll下的poll_table的函数指针，因此对vhost_poll下的poll_table调用poll_wait的时候，
相当于对vhost_poll调用vhost_poll_func。

vhost_poll_wakeup 将传入的wait转换为一个vhost poll
将该poll下work挂在到poll对应的vhost_dev.

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vhost_poll_wakeup
> vhost_poll_queue(poll);
> > vhost_work_queue(poll->dev, &poll->work);
> > > list_add_tail(&work->node, &dev->work_list);
> > > wake_up_process(dev->worker);
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117 static unsigned int eventfd_poll(struct file *file, poll_table *wait)
118 {
11> > > >   struct eventfd_ctx *ct> > file->private_data;
12> > > >   unsigned int event> > 0;
12> > > >   u64 count;
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12> > > >   poll_wait(file, &ctx->wqh, wait);
12> > > >   smp_rmb();
12> > > >   coun> > ctx->count;
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12> > > >   if (coun> > 0)
12> > > > > > > >   events |= POLLIN;
12> > > >   if (count == ULLONG_MAX)
13> > > > > > > >   events |= POLLERR;
13> > > >   if (ULLONG_MA> > > > count)
13> > > > > > > >   events |= POLLOUT;
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13> > > >   return events;
135 }
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42 static inline void poll_wait(struct fil> > filp, wait_queue_head_> > wait_address, poll_table *p)
43 {
4> > > >   if (p && p->_qproc && wait_address)
4> > > > > > > >   p->_qproc(filp, wait_address, p);
46 }

TODO1: Why vp->notify is vp_notify

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drivers/virtio/virtio_pci_modern.c
315 static struct virtqueue *setup_vq(struct virtio_pci_device *vp_dev,
31> > > > > > > > > > > > > > > > > > struct virtio_pci_vq_info *info,
31> > > > > > > > > > > > > > > > > > unsigned index,
31> > > > > > > > > > > > > > > > > > void (*callback)(struct virtqueue *vq),
31> > > > > > > > > > > > > > > > > > const char *name,
32> > > > > > > > > > > > > > > > > > u16 msix_vec)
...
35> > > >   /* create the vring */
35> > > >   v> > vring_new_virtqueue(index, info->num,
35> > > > > > > > > > > > > > > >    SMP_CACHE_BYTES, &vp_dev->vdev,
35> > > > > > > > > > > > > > > >    true, info->queue, vp_notify, callback, name);

TODO2: why vm exit call vmx_handle_exit

TODO3: why dev->ops->write 相当

TODO4: “wake_up_locked_poll add_wait_queue 为例说明wait list的使用。
__wake_up_common “

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wake_up_locked_poll
> __wake_up_locked_key
> >  list_for_each_entry_safe(curr, next, &q->task_list, task_list) {
> > > curr->func(curr, mode, wake_flags, key)