vhost：一種 virtio 高性能的後端驅動實現

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什麼是 vhost

vhost 是 virtio 的一種後端實現方案，在 virtio 簡介中，咱們已經提到 virtio 是一種半虛擬化的實現方案，須要虛擬機端和主機端都提供驅動才能完成通訊，一般，virtio 主機端的驅動是實如今用戶空間的 qemu 中，而 vhost 是實如今內核中，是內核的一個模塊 vhost-net.ko。爲何要實如今內核中，有什麼好處呢，請接着往下看。

爲何要用 vhost

在 virtio 的機制中，guest 與 用戶空間的 Hypervisor 通訊，會形成屢次的數據拷貝和 CPU 特權級的上下文切換。例如 guest 發包給外部網絡，首先，guest 須要切換到 host kernel，而後 host kernel 會切換到 qemu 來處理 guest 的請求， Hypervisor 經過系統調用將數據包發送到外部網絡後，會切換回 host kernel ， 最後再切換回 guest。這樣漫長的路徑無疑會帶來性能上的損失。

vhost 正是在這樣的背景下提出的一種改善方案，它是位於 host kernel 的一個模塊，用於和 guest 直接通訊，數據交換直接在 guest 和 host kernel 之間經過 virtqueue 來進行，qemu 不參與通訊，但也沒有徹底退出舞臺，它還要負責一些控制層面的事情，好比和 KVM 之間的控制指令的下發等。

vhost 的數據流程

下圖左半部分是 vhost 負責將數據發往外部網絡的過程， 右半部分是 vhost 大概的數據交互流程圖。其中，qemu 仍是須要負責 virtio 設備的適配模擬，負責用戶空間某些管理控制事件的處理，而 vhost 實現較爲純淨，以一個獨立的模塊完成 guest 和 host kernel 的數據交換過程。

vhost 與 virtio 前端的通訊主要採用一種事件驅動 eventfd 的機制來實現，guest 通知 vhost 的事件要藉助 kvm.ko 模塊來完成，vhost 初始化期間，會啓動一個工做線程 work 來監聽 eventfd，一旦 guest 發出對 vhost 的 kick event，kvm.ko 觸發 ioeventfd 通知到 vhost，vhost 經過 virtqueue 的 avail ring 獲取數據，並設置 used ring。一樣，從 vhost 工做線程向 guest 通訊時，也採用一樣的機制，只不過這種狀況發的是一個回調的 call envent，kvm.ko 觸發 irqfd 通知 guest。

總結

vhost 與 kvm 的事件通訊經過 eventfd 機制來實現，主要包括兩個方向的 event，一個是 guest 到 vhost 方向的 kick event，經過 ioeventfd 實現；另外一個是 vhost 到 guest 方向的 call event，經過 irqfd 實現。

代碼分析整個通訊的流程：
http://royluo.org/2014/08/22/vhost/

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