kvm qemu世界中的pci总线与virtio总线-凯发app官方网站

这篇文章的背景是通过9p文件系统在host os与guest os间共享一个目录，或许更专业点的叫法是file system passthru. 因此需要配置guest os中linux内核，使之支持下面的选项(.config)：

config_net_9p=y

config_net_9p_virtio=m

config_9p_fs=y

config_9p_fs_posix_acl=y

我们知道pci总线是现代计算机体系结构中普遍存在的一个物理总线，而virtio总线则纯粹是软件定义的，在kvm qemu的世界里，两者之间到底是何关系？或者假设我们现在想在qemu kvm中添加一个新的virtio设备及其驱动，应该怎么做？

通常，guest os在初始化过程中会扫描pci bus num = 0的host bridge，也就是北桥，通过它来发现其下挂载的一系列pci设备(包括桥设备)，所以我们想添加的的新的virtio设备必须对外展现出一个pci的接口。因为host bridge本身就是靠qemu模拟出来的，所以在qemu中模拟一个新的pci设备也是很简单的事情。如果qemu成功模拟了一个挂在host bridge上的pci设备，那么guest os将会通过pci总线扫描发现之，继而通过device_add函数把该设备添加到系统中，这将导致：
1. 在guest os中的/sys/bus/pci/devices目录下出现一个新的pci设备(被qemu模拟出的)  
2. 在guest os中与该pci设备对应的驱动程序将会被加载(围绕着pci总线的bind)。

到目前为止，都是pci的作用范围，跟virtio总线没有什么关系。那么guest os中/sys/bus/virtio/devices下面出现的设备及其驱动又是如何产生的？

答案是pci设备驱动中定义的virtio_pci_probe().  在drivers/virtio/virtio_pci.c中:

/* qumranet donated their vendor id for devices 0x1000 thru 0x10ff. */

static define_pci_device_table(virtio_pci_id_table) = {

{ pci_device(0x1af4, pci_any_id) },

{ 0 }

};

module_device_table(pci, virtio_pci_id_table);

static struct pci_driver virtio_pci_driver = {

.name                = "virtio-pci",

.id_table        = virtio_pci_id_table,

.probe                = virtio_pci_probe,

.remove        = virtio_pci_remove,

#ifdef config_pm_sleep

.driver.pm        = &virtio_pci_pm_ops,

#endif

};

virtio-pci的vendor id是0x1af4, 这个是当初开发kvm的qumranet公司pci vendor id。所以，如果在qemu侧模拟一个pci设备，其vendor id=0x1af4，那么当guest os扫描到该设备时，将会将其加入到系统，于是使得上述的virtio_pci_driver被加载，该过程导致在/sys/bus/pci/devices中出现一个vendor id = 0x1af4的pci设备，同时该设备指向一个名为"virtio-pci"的驱动程序。这期间很重要的一个环节是"virtio-pci"驱动中的.probe成员，也即virtio_pci_probe().

在virtio_pci_probe()函数中，它将调用register_virtio_device()，后者将把一个virtio类型(struct  virtio_device)的设备加入到系统，由于该设备所属的总线是virtio bus(源码在drivers/virtio/virtio.c), 导致/sys/bus/virtio/devices/目录下出现一个新的设备:

int register_virtio_device(struct virtio_device *dev)

{

…

dev->dev.bus = &virtio_bus;

…

}

所以围绕virtio bus导致该设备的驱动被加载。(以上的过程很类似一个pci接口的fc hba卡的驱动模式:先pci总线，后scsi总线).这个virtio_device的设备驱动定义在net/9p/trans_virtio.c中。

因为os启动过程中会扫描pci总线，所以必要使得一个设备先能被系统识别(基于pci)，然后再做下一步的处理(基于scsi或者virtio...)。更形象地说，一个披着羊皮的狼才能被羊群所接纳，然后再脱掉羊皮变成狼，显现狼的行为。