Hypervisor之半虚拟化virtio_virtio-mmio

1 基本概念
virtio共享内存使用的是guest GPA，由guest virtio front-end驱动初始化队列的时候分配，在back-end驱动中，QVM或者QEMU将GPA转换到HVA或者HPA地址再读写数据。

virtio front-end通知back-end方式：访问doorbell寄存器触发EPT misconfig（Extended Page Table）。x86 CPU EPT每级页表的每个entry中存放的一般都是下一级页表物理基地址的bit (N-1):12。
ARM-v8 TTBR: Tranlation Table Base Register
x86 CR3: Control Register

2 Protocol
2.1 virtio 0.95
Legacy模式只使用了PCI的BAR0
Figure 2-1 BAR0指向的寄存器

2.2 virtio 1.0
QNX hypervisor使用了virtio 1.0协议。
capability ID参考：include/uapi/linux/pci_regs.h

struct virtio_pci_cap {
    __u8 cap_vndr;
    __u8 cap_next;
    __u8 cap_len;
    __u8 cfg_type;
    __u8 bar;
    __u8 padding[3];
    __le32 offset;
    __le32 length;
};
根据上述结构体可知，每个能力在PCI配置空间中占用16个字节，并且capability ID（cap_vndr）= 0x09，virtio 1.0中五个cfg_type如下所示。
#define VIRTIO_PCI_CAP_COMMON_CFG   1      /* 占用PCI Bar内存0x38个字节 */
#define VIRTIO_PCI_CAP_NOTIFY_CFG       2      /* 占用PCI Bar内存8个字节 */
#define VIRTIO_PCI_CAP_ISR_CFG              3      /* 占用PCI Bar内存4个字节 */
#define VIRTIO_PCI_CAP_DEVICE_CFG       4      /* 占用PCI Bar内存0x0c个字节 */
#define VIRTIO_PCI_CAP_PCI_CFG              5      /* 占用PCI Bar内存0个字节 */

5个cfg_type仅占用一个PCI Bar，只是地址偏移offset和长度不一样。获取每个能力的offset和长度（都是小端格式），用户空间可以使用libpci库，为简单起见，示例代码中仅读取了4个字节，实际需要读取16个字节。
参数ptr是配置空间偏移0x34地址指向的一个字节。
static bool pci_is_pcie(struct pci_dev *pdev, unsigned char ptr)
{
    unsigned int value;
    unsigned int next_ptr;
    unsigned int cap_id;

    next_ptr = ptr;
    if (0 == ptr) {
        return false;
    }
    do {
        value = pci_read_long(pdev, next_ptr);
        next_ptr = (value >> 8) & 0xff;
        cap_id = value & 0xff;
        /* PCI Express Capability Structure */
        if (cap_id == 0x10) {
            return true;
        }
    } while (next_ptr);

    return false;
}

2.3 virtio 1.1
- virtio 1.1，packed模式，将virtio 1.0中的3个ring合成一个

3 Abbreviations
fio：flexiable io