网络虚拟化之virtio-net和vhost_virtio virthost

前面的文章以Type-1型的Acrn hypervisor为例，简要介绍了virtio的基础机制。作为para virtualization一个事实上的通用标准，其具体的应用包括块设备、网络设备，以及文件系统等的虚拟化实现。本文将结合基于x86体系的QEMU-KVM，来讲解virtio在网卡虚拟化方面的几种实现方式。

在virtio协议中，host端提供对设备的emulation，guest端负责对设备的驱动，host和guest的关系就是device和driver的关系。我们通常使用读写寄存器的方式，来实现对physical device的控制和驱动，但对于virtio中的emulated device，使用的则是以virtqueue形式组织的内存。

这是因为以寄存器形式访问物理设备是很快速的，使用内存的话还需要DMA的传输，但emulated device不同，它本身就是内存中的一块区域，一板一眼地模拟物理设备的寄存器反倒低效而麻烦。

当guest中的driver试图访问host中的device时，会通过一定的方式触发vm-exit，从non-root模式的ring 0/3切换到root模式的ring 0，即从guest kernel“陷”入host kernel。如果host kernel不能对这个设备进行emulate，就转给host上的userspace（root模式的ring 3）。