I/O 虚拟化技术 — VirtIO_virtio方式

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全虚拟化 I/O 设备

传统的 I/O 虚拟化方式是使用 QEMU 纯软件的方式来模拟 I/O 设备，包括：键盘、鼠标、显示器、硬盘和网卡等。

下图为在完全虚拟化的解决方案中，VM 访问硬件设备的路径模型，过程为：

1. Guest（客户机）的设备驱动程序发起 I/O 请求操作请求。
2. KVM 内核模块中的 I/O 操作捕获代码拦截这次 I/O 请求。
3. KVM 经过加工处理后将本次 I/O 请求的信息放到 I/O 共享页（Sharing Page），并通知用户空间的 QEMU 程序。
4. QEMU 程序获得 I/O 操作的具体信息之后，交由硬件模拟代码来模拟出本次 I/O 操作。（注：模拟设备可能会使用物理的设备，或者使用纯软件来模拟。）
5. I/O 操作完成之后，QEMU 将结果放回 I/O 共享页，并通知 KVM 内核模块中的 I/O 操作捕获代码。
6. KVM 模块的捕获代码读取 I/O 共享页中的操作结果，并把结果放回 Guest。

可见，完全虚拟化 I/O 模式的优点是可以模拟出各种各样的硬件设备，例如：网络驱动程序。尽管在该抽象中的模拟很干净且完整，但它同时也是最低效、最复杂的。在整个 I/O 流程中，Guest 作为 QEMU 的一个 Thread 在等待 I/O 时可能被阻塞（Block）住。