dpdk课程学习之练习笔记六（虚拟化理解vhost和virtio）

学习，简单了解dpdk的一些基础知识，这里主要学习虚拟化相关基础知识。（个人课堂笔记，理性参考）

1：硬件支持 多队列网卡

1.1：多队列网卡：

===》网卡内部有多个队列，与CPU进行绑定，通过PCI总线进行数据分发。

===》1：数据先进行hash

===》2：根据hash后的结果，放入对应的队列中。

===》3：多队列网卡中的数据会触发中断，由PCI和CPU进行处理。

1.2：多队列网卡的发送与接收:

===>1：多队列网卡中数据的接收，需要知道网卡中有数据，通过硬件中断的方式，硬件中断在数据量小的时候可以满足。

=======》使用NAPI对单纯的硬件中断进行优化，有中断触发,数据就一直读， 因此rte_eth_rc_burst读出来得到数据是多个数组（多个队列即多个NAPI）。

===》2：多队列网卡数据的发送：send()和实际网卡的发送时两个步骤。

=======》通过队列，把send()接口和网卡发送进行拆分，对应的QDisc就是队列，可以是多个队列。

=======》多个QDIsc队列设计方案：FIFO,可以四元组检索对应放数据。 （可以设置）

多队列网卡队列可以与CPU进行绑定，使专门的CPU处理专门的队列。

1.3：dpdk与多队列网卡

配置：rte_eth_dev_configure() ===》对网卡进行配置

启动： rte_eth_rx_queue_setup() ===> 对RX队列的配置

rte_eth_tx_queue_setup() ===> 对TX队列的配置

接收： rte_eth_rx_burst()

发送：rte_eth_tx_burst()

2：虚拟化

2.1：主要从三个方面了解虚拟化：

1：CPU虚拟化

2：内存虚拟化

3：IO虚拟化（磁盘的虚拟化，网卡的虚拟化）

2.2：CPU虚拟化（共享）

CPU完全虚拟化： vmware虚拟工具创建的虚拟机

CPU的硬件辅助虚拟化：一个物理硬件（vsphere）上多个虚拟机,需要硬件指令的支持。

CPU的半虚拟化：docker虚拟机（使用的宿主机的CPU）

==>vt-x (主要针对CPU和内存的虚拟化)与vx-d （针对外设（DMA,网卡，IO）的虚拟化）,对应南桥和北桥的概念。

2.3：内存虚拟化

这里涉及到的概念如图：

参考网址：一文看懂影子页表和扩展页表 - 51CTO.COM

2.3.1：影子页表技术：（维护页表）

虚拟机虚拟地址 《=》 物理机虚拟地址《》物理机物理地址

虚拟机的页表和物理机页表建立关联，访问虚拟机页表，通过关联找到物理机页表，然后找到实际物理地址。

2.3.2：EPT(扩展页表)：(物理地址偏移)

虚拟机物理地址和宿主机物理地址有一个偏移量，直接通过虚拟机物理地址+偏移可以找到实际物理地址。

dpdk只是使用内存，这里的内存方案与dpdk无关。

2.4：I/O虚拟化

例如：虚拟机需要联网，网卡是如何使用的。

===》虚拟机可以直接使用网卡（透传），也可以虚拟机网卡数据转为物理机网卡数据，用网卡发送。

===》桥接和net模式只是逻辑上的差异，与I/O虚拟化无关。

===》虚拟机可以用vmxnet3虚拟出多队列网卡。

1：I/O半虚拟化 ：不通过虚拟网卡，直接发给网卡数据取。（CS模型）

2：I/O全虚拟化： 虚拟出一个网卡，网卡数据发给物理机网卡进行发送。（性能不高）

3：I/O透传： 如插入一个硬件设备，虚拟机直接能识别，透传。

vmware的磁盘虚拟化：全虚拟化

vmware的网络：更偏向于透传。

这里区分i/o：磁盘i/o, 网络i/o, 其他外设鼠标键盘等i/o

3：dpdk的虚拟化

3.1：virtio 虚拟交换机，半虚拟化技术

对于不同的io，制定统一标准 virtio，针对外设，针对io。

读和写，宿主机和虚拟机之间设备的读和写，使用中间队列（可以是环设计）进行交互。

3.2：vhost 加速包处理

vhost: 适配针对的是所有的操作系统虚拟机。

DPDK vhost支持vhost-cuse（用户态字符设备）和vhost-user（用户态socket服务）两种消息机制，它负责为客户机中的virtio-net创建、管理和销毁vhost设备。

如图：该图来自网络：Vhost-user详解 - 简书 (jianshu.com)

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