37. Vhost Library
vhost库实现了一个用户空间virtio net服务器，允许用户直接操作virtio ring。换句话说，它允许用户从VM virtio net设备接收/发送数据包。为了实现这一点，vhost库应该能够：
- 访问客户内存：对于QEMU，这是通过使用-object memory-backend-file,share=on,...选项实现的。这意味着QEMU将创建一个文件作为客户RAM，share=on选项允许另一个进程映射该文件，这意味着它可以访问客户RAM。
- 了解有关vring的所有必要信息：信息-如可用的戒指存储在哪里。Vhost定义了一些消息(通过一个Unix域套接字文件传递)来告诉后端所有需要知道如何操作vring的信息。
37.1. Vhost API Overview
以下是一些关键的Vhost API函数的概述：
- rte_vhost_driver_register(path, flags)
该函数将一个vhost驱动程序注册到系统中。path指定了Unix域套接字文件路径。
目前支持的标志是：
- RTE_VHOST_USER_CLIENT 当给定此标志时，DPDK vhost- user将充当客户端。请参阅下面的解释。
- RTE_VHOST_USER_NO_RECONNECT 当DPDK vhost- user充当客户端时，它将持续尝试重新连接到服务器(QEMU)，直到成功。
在两种情况下是有用的：当QEMU尚未启动时；当QEMU重启时(例如，由于客户操作系统重启)。这个重新连接选项是默认启用的。但是，设置此标志可以关闭它。 - RTE_VHOST_USER_DEQUEUE_ZERO_COPY 当设置此标志时，将启用Dequeue zero copy。缺省情况下，它是禁用的。在设置此标志时，
您可能想知道一些事实（包括限制）：
*零拷贝不利于小数据包(通常是在512以下的数据包大小)；
*零拷贝非常有利于VM2VM的情况。对于两个vm之间的iperf，性能提升可以超过70%(当TSO是使能时)；
*对于VM2NIC情况，nb_tx_desc必须足够小，如果不启用virtio间接特性时< = 64，如果启用了该特性时< = 128。
这是因为当dequeue zero copy启用时，只有当相应的mbuf被释放时，guest Tx使用的vring才会更新。因此，nb_tx_desc必须足够小，
以便PMD驱动程序能够及时地耗尽可用的Tx描述符和免费的mbufs。否则，客户端Tx vring就会被饿死。
*客户内存应该以hugepage来支持，以获得更好的性能。使用1G的页面大小是最好的。
当dequeue zero copy启用时，客户物理地址和主机物理地址映射必须建立。使用非大页意味着更多的页面片段。为了简单点，
DPDK vhost对这些区段进行线性搜索，因此区段越少，我们得到映射的速度就越快。注意:我们可能在未来使用树搜索来加快速度。 - RTE_VHOST_USER_IOMMU_SUPPORT 当设置此标志时，将启用IOMMU支持。默认情况下，它是禁用的。
启用此标志可以使用客户 vIOMMU来保护vhost不被访问内存（virtio设备不允许，当该特性被协商，并声明一个IOMMU设备时）。
但是，该特性使能了vhost - user的reply - ack协议特性，在执行多队列时，该特性在Qemu v2.7.0- v2.9.0中实现。在声明多个队列时，
使能这个标志在上面提到的Qemu版本中会导致阻塞。
- rte_vhost_driver_set_features(path, features)
该函数设置vhost - user驱动程序支持的特性位。vhost- user驱动程序可能是vhost - user网络，也可以是其他什么，比如vhost -user SCSI。 - rte_vhost_driver_callback_register(path, vhost_device_ops)
这个函数注册了一组回调函数，让DPDK应用程序在某些事件发生时采取适当的操作。目前支持下列活动：
*new_device(int vid) 当virtio设备准备就绪时，将调用此回调函数。vid是vhost设备ID。
*destroy_device(int vid) 当一个virtio设备被暂停或关闭时，将调用此回调函数。
*vring_state_changed(int vid, uint16_t queue_id, int enable) 当更改特定队列的状态时，将调用此回调函数，
例如启用或禁用某个队列的状态。
*features_changed(int vid, uint64_t features) 在特性被更改时调用此回调。例如，VHOST_F_LOG_ALL在实时
迁移的开始/结束处被设置/清除。
*new_connection(int vid) 这个回调是在有新的vhost - user套接字连接时调用的。如果DPDK充当服务器，
那么在接收到destroy_connection回调之前，该设备不应该被删除。
*destroy_connection(int vid) 这个回调是在vhost - user套接字连接关闭时调用的。表明id 为vid的设备已不再使用，可以安全删除。 - rte_vhost_driver_disable/enable_features(path, features))
该函数禁用/启用某些特性。例如，它可以用于禁用合并缓冲区和TSO特性，这两个特性都是默认启用的。 - rte_vhost_driver_start(path)
这个函数触发了vhost - user协商。它应该在完成初始化vhost-user驱动程序后调用。 - rte_vhost_enqueue_burst(vid, queue_id, pkts, count)
传输(入列)count个数据包从主机到客户。 - rte_vhost_dequeue_burst(vid, queue_id, mbuf_pool, pkts, count)
接收（出队）来自客户的count个数据包，并将它们存储在pkts中。
37.2. Vhost-user Implementations
vhost用户使用Unix域套接字来传递消息。这意味着DPDK vhost- user实现了两个选项：
- DPDK vhost-user作为服务器
DPDK将创建一个Unix域套接字服务器文件，并监听前端的连接。注意，这是默认模式，也是DPDK v16.07之前的唯一模式。 - DPDK vhost-user作为客户端
与服务器模式不同，此模式不创建套接字文件;它只是尝试连接到服务器(根据服务器创建的文件)。
当DPDK vhost- user应用程序重新启动时，DPDK vhost- user将尝试再次连接到服务器。这就是“重新连接”功能的工作原理。
！note
*重连特性需要QEMU v2.7及其以上的版本支持。
*在重新启动之前和之后，vhost支持的特性必须是完全相同的。例如，如果TSO被禁用，然后启用，什么都没生效，并且可能发生未定义的问题。
无论使用哪种模式，一旦建立了连接，DPDK vhost- user将开始接收和处理来自QEMU的vhost消息。
对于带有文件描述符的消息，文件描述符可以直接在vhost进程中使用，因为它已经被Unix域套接字安装了。
支持的vhost消息是：
- VHOST_SET_MEM_TABLE
- VHOST_SET_VRING_KICK
- VHOST_SET_VRING_CALL
- VHOST_SET_LOG_FD
- VHOST_SET_VRING_ERR
对于
VHOST_SET_MEM_TABLE消息，QEMU将在消息的辅助数据中为每个内存区域及其文件描述符发送信息。文件描述符用于映射该区域。
VHOST_SET_VRING_KICK 作为将vhost设备放入数据平面的信号
VHOST_GET_VRING_BASE 作为将vhost设备从数据平面移除的信号
当套接字连接关闭时，vhost将破坏设备。
37.3. Vhost supported vSwitch reference
要了解更多vhost的详细信息，以及如何在vSwitch中支持vhost，请参阅DPDK示例应用程序指南中的vhost示例。