virtio的io路径 vhost的io路径 和vhost-user vhost-user 网络设备

               

随着qemu2.1的发布,可以看到,qemu支持了vhost-user。从介绍可以看出,这是把原来vhost-backend从kernel移到了userspace,这和原来virtio架构有什么区别呢?并且这个特性带来了怎样的改进?

virtio

在虚拟机中,可以通过qemu模拟e1000网卡,这样的经典网卡一般各种客户操作系统都会提供inbox驱动,所以从兼容性上来看,使用类似e1000的模拟网卡是非常一个不错的选择。

但是,e1000网卡上也包含了复杂的io端口,寄存器,缓存配置,虚拟机每次收发包都会引起更多的io和mmio操作,使得虚拟机频繁的陷出,最终导致网络性能不佳。

为了解决性能问题,IBM在2005年提出了virtio, 虚拟机中的半虚拟化前端驱动和主机上的后端服务简单的使用virtqueue共享队列交换数据,大幅的减少了e1000模拟时复杂的io操作,从而可以较大程度的提升虚拟网络性能。

paravirtualization

作为对比,从下面简单的iperf测试中,我们就能看出两者的性能差距:

With virtio

Without virtio

vhost

vhost技术对virtio-net进行了优化,在内核中加入了vhost-net.ko模块,使得对网络数据可以再内核态得到处理。

virtio_vhostnet

virtio的io路径

  1. guest设置好tx;
  2. kick host;
  3. guest陷出到kvm;
  4. kvm从内核切换到用户态的qemu进程;
  5. qemu将tx数据投递到tap设备;。

vhost的io路径

  1. guest设置好tx;
  2. kick host;
  3. guest陷出到kvm;
  4. vhost-net将tx数据投递到tap设备;

vhost将部分virio驱动的操作从用户态移到内核态,减少了用户态/内核态切换时间和包的拷贝次数,从而更进一步的提升了性能, 下面的网络延时测试可以看出vhost的优势:

vhost_virtio_host

vhost-user

随着技术的发展,将网络数据放入用户态处理将可以得到更灵活的形式。在原有的vhost架构中,进行了改动,增加了 一种新的vhost-backend,叫做vhost-user。

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转载自blog.csdn.net/qq_44910432/article/details/89309556
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