[kvm][virt]PIO技术分析
前言： 基于KVM的设备虚拟化，就从这里开始吧。 分析： 1，PIO Port IO，所谓端口IO，x86上使用in、out指令进行访问。和内存的地址空间完全隔离。（ARM上没有PIO）。 Guest以Linux为例：cat /proc/ioports查看当前OS的所有的ioports：
常见的port 40---timer，60---keyboard等等。这个是否可以变呢？可以的，只是基于业界使用习惯，都会相对固定使用常用的ioport。 2，Host PIO Guest在使用in、out指令的时候，Host会感知。Host中会在linux-4.0.4/arch/x86/kvm/emulate.c中处理：
继续调用到linux-4.0.4/arch/x86/kvm/x86.c中：
好吧，要发生了vmexit了。注意exit reason是KVM_EXIT_IO，并且记录下了对应的port、count等参数。 结合一下正常的访问过程：物理机使用in、out访问port的时候，通过外部电路访问具体的设备，读取或者写入数据。 而虚拟化的场景下呢，PIO的核心就是Guest访问port的时候，并不是真正的去访问Host的物理外部电路。而是Host主动拦截对应的指令，用软件处理这个过程。 3，Guest PIO 以键盘为例，在qemu-2.8.0-rc4/hw/input/pckbd.c中：
代码反着看，首先声明了i8024 info，name就是TYPE_I8042（宏定义的"i8042"），并且注册了class的initfn是i8042_realizefn；这里会继续注册了0x60（键盘）和0x64（鼠标）的ioport。（如果想修改kbd的ioport，这里修改，注意不要和其他的设备的ioport冲突）。 如前文《[kvm][qemu]CPU虚拟化 》中所说，VCPU进入vm mode之后，遇到异常退出vm mode，返回qemu继续处理，在qemu-2.8.0-rc4/kvm-all.c中kvm_cpu_exec函数：
其中KVM_EXIT_IO就是处理PIO的分支（题外话，打开这里的log，就会发现随便动动鼠标，就有很多log喷出来）。kvm_handle_io函数第一个参数就是port，后面的代码就容易理解了：使用port参数找到之前注册的设备，对应的设备来继续处理数据。 qemu-2.8.0-rc4/hw/input/pckbd.c中：
在initfn中，已经注册过对应的read/write函数。注意read/write/cmd等函数，就是用软件实现硬件的逻辑，使用既定的协议就行数据交互。 4，full flow 总结上面的过程：qemu虚拟化出来device → Guest使用in、out访问device → Host截获in、out指令 → qemu根据port找到对应的device → 虚拟device模拟协议完成数据读写 后记： 作者感觉设备虚拟化要比CPU虚拟化和memory虚拟化更加晦涩一些。 作者建议，分析这里的代码的时候，使用systemtap统计kernel function的调用频率，抓取对应的kernel function backtrace，会容易一些。 Good Luck～