VirtIO

virtio

  • virtio frontend

  • virt queue

    • virtqueue: vring

  • virtio backend

    • vhost

Virtio Architecture

  1. Descriptor Table

  2. Available Vring

  3. Used Vring

Virtio Architecture
        +------------------------------------+
        |       virtio  guest driver         |
        +-----------------+------------------+
          /               |              ^
         /                |               \
        put            update             get
       /                  |                 \
      V                   V                  \
 +----------+      +------------+        +----------+
 |          |      |            |        |          |
 +----------+      +------------+        +----------+
 | available|      | descriptor |        |   used   |
 |   ring   |      |   table    |        |   ring   |
 +----------+      +------------+        +----------+
 |          |      |            |        |          |
 +----------+      +------------+        +----------+
 |          |      |            |        |          |
 +----------+      +------------+        +----------+
      \                   ^                   ^
       \                  |                  /
       get             update              put
         \                |                /
          V               |               /
         +----------------+-------------------+
         |       virtio host backend          |
         +------------------------------------+

VirtIO 9P

VirtIO Balloon

内存气球是通过半虚拟化机制的 ballooning 方式实现的内存过载分配. 内存气球是在虚 拟机内部引入气球的概念，气球内的内存不能被虚拟机使用。当 hypervisor 请求扩大内 存时，虚拟机内部的气球就会膨胀，内存页就会释放。当虚拟机需要扩大内存时，虚拟机 内部的气球就会缩小，可用的内存增多。引入内存气球的机制可以动态调整虚拟机的内存.

内存气球的工作流程

    1. hypervisor 发送请求给虚拟机，请求虚拟机释放内存。

    1. 虚拟机的 virtio-pci 驱动接收到该请求，并且使虚拟机内部的内存气球膨胀。

    1. 内存气球膨胀之后，虚拟机可用的内存减少，虚拟机通知 hypervisor 内存已释放。

    1. hypervisor 将释放的内存分配到需要内存的地方。

Virtio Balloon
  +-------------------+
  |                   |
  |   virtio-pci      |
  |                   |
  +--+----------^-----+
     |          |
     |          |
     |          |           GuestOS
     |          |
 +-----------------------------------+
     |          |
     |          |   HostOS/Hypervisor
     |          |
     |          |
  +--v----------+-----+
  |                   |
  |   virtio_balloon  |
  |                   |
  +-------------------+

VirtIO FS

  • on hostos: libvirt xml

<domain type='kvm'>
  <memoryBacking>
    <source type="memfd"/>
    <access mode="shared"/>
  </memoryBacking>
  <devices>
    <filesystem type="mount" accessmode="passthrough">
      <driver type="virtiofs"/>
      <binary path="/usr/libexec/virtiofsd"/>
      <source dir="/home/rongtao/Pictures"/>
      <target dir="myfs"/>
      <alias name="fs0"/>
      <address type="pci" domain="0x0000" bus="0x08" slot="0x00" function="0x0"/>
    </filesystem>
  </devices>
</domain>

  • on host: qemu command

host# virtiofsd --socket-path=/var/run/vm001-vhost-fs.sock -o source=/var/lib/fs/vm001
host# qemu-system-x86_64 \
          -chardev socket,id=char0,path=/var/run/vm001-vhost-fs.sock \
          -device vhost-user-fs-pci,chardev=char0,tag=myfs \
          -object memory-backend-memfd,id=mem,size=4G,share=on \
          -numa node,memdev=mem \
          ...

  • in guestos

$ mkdir pic
$ sudo mount -t virtiofs myfs pic