浅析DPDK驱动管理：vhost

概述

DPDK提供了一套vhost库，用于加速virtio后端，对比于内核态的vhost方案，由于DPDK vhost是在用户态空间实现，因而也称作vhost-user。

DPDK vhost工作机制

DPDK vhost方案的核心是将数据面的处理放到用户空间中，而控制面的逻辑则通过Unix域套接字进行配置。DPDK vhost的整体框架如下：

DPDK应用程序作为单独的进程运行在宿主机上，通过Unix domain socket与QEMU完成设备控制信息的交互，包括设备属性、功能以及virtqueue配置等。virtio设备的模拟仍然由QEMU处理；在完成virtio设备的配置后，DPDK应用程序会以轮询的方式从VM的virtqueue中获得请求并进行处理。

DPDK vhost工作模式

DPDK vhost使用UNIX域套接字传输控制消息，根据vhost是作为server或client运行，vhost-user支持两种配置模式：

• vhost-user：vhost-user作为服务端运行，创建Unix域套接字服务文件，并监听来自前端的连接。这是最初vhost-user支持的模式，但存在一旦DPDK业务进程挂掉，就会对所有VM造成影响；
• vhost-user-client：vhost-user作为客户端运行，由DPDK业务进程负责发起对服务端的连接。

DPDK vhost管理结构

DPDK vhost核心数据结构关联如下：

其中：

• vhost_user：vhost-user全局管理结构，维护所有vhost驱动
• vhost_user_socket：对于每个vhost驱动，都维护着一个Unix domain socket，负责与外部应用进行通信；
• vhost_user_connection：

DPDK vhost接口

DPDK本身提供的是一套vhost库接口，由上层应用通过调用对应的接口实现特定的vhost驱动，目前已有的实现包括DPDK自带的vhost-net驱动、SPDK基于DPDK vhost接口实现的vhost-blk和vhost-scsi驱动等。DPDK vhost提供的几个关键接口如下：

• rte_vhost_driver_register：注册vhost驱动；
• rte_vhost_driver_set_features：设置vhost驱动的feature信息；
• rte_vhost_driver_callback_register：注册vhost驱动特定的回调，由vhost-user在合适的流程中进行调用；
• rte_vhost_driver_start：启动vhost；
• rte_vhost_enqueue_burst：从Host向Guest传输数据；
• rte_vhost_dequeue_burst：从身体Guest接收数据。

注册vhost驱动：rte_vhost_driver_register

启动vhost：rte_vhost_driver_start

vhost消息处理

vhost_user_read_cb负责接收Unix domain socket的消息，并进行处理。

相关参考

• Vhost Library