Virtio-vsock Device + aF_UNIX 套接字通信

irtio是Linux虚拟机平台上统一的虚拟IO接口驱动。通常主机为了让客户机像在真实环境中一样运行，需要为客户机创建各式各样的虚拟设备，
如磁盘，网卡，显卡，时钟，USB 等。这些虚拟设备大大降低了客户机的性能。使用virtio。虚拟机guest不用关注如何创建各种虚拟硬件设备
（如磁盘，网卡，显卡等），可以用统一的虚拟设备，因此大大提高虚拟机的性能。这个统一的虚拟设备就是virtio。

关于virtio原理以及在kvm和libvirt中的使用，可以参考：

理解Virtio的原理：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-virtio/

Virtio在kvm中的使用：http://www.linux-kvm.org/page/Virtio

Virtio在libvirt中的使用：http://wiki.libvirt.org/page/Virtio

本文会侧重于virtio一个有趣的应用：如何使用virtio在虚拟机guest和主机host之间传递消息。这里的消息既包括控制指令，也包括文件传输（比如通过主机向虚拟机传递脚本的场景）。使用virtio传递消息有两点优势：

1，对虚拟机和主机的网络设置没有任何要求

2，效率更高

使用virtio来传递消息的示意图为：

 

 

以下看虚拟机和主机的相关程序如何构建

1，通过libvirt在虚拟机创建时启动virtio通道

以上图中启动两个virtio通道为例（数据通道和控制通道），libvirt启动配置xml中需要加入：

<channel type=’unix’>

<source mode=’bind’ path=’vm.ctl’/>

<target type=’virtio’ address=’virtio-serial’ port=’0′/>

</channel>

<channel type=’unix’>

<source mode=’bind’ path=’vm.data’/>

<target type=’virtio’ address=’virtio-serial’ port=’1′/>

</channel>

<controller type=’virtio-serial’ index=’0′ ports=’16′/>

 

1）vm.ctl与vm.data为两个virtio通道在主机本地的映射节点文件，主机应用可以基于这两个映射文件通过unix sock实现与虚拟机的通信

2）index=’0′ ports=’16′表示使用的是virtio的0号总线，这个总线总共可以开辟16个虚拟端口

3）port=’0′和port=’1′表示两个virtio通道对应在虚拟机的端口号

虚拟机启动后，在虚拟机操作系统中可以发现两个新的字符设备

/dev/vport0p0，对应控制通道

/dev/vport0p1，对应数据通道

对应xml中的定义，vport0表示使用的是0号virtio总线，p0和p1则分别对应每个通道指定的端口号。虚拟机中对这两个字符设备的读写操作即相当于对virtio通道的读写，以此可以实现与主机的通信。

2，虚拟机端的背板程序（back-end app）

在上面xml定义的应用场景，虚拟机中会发现两个新的字符设备，其中/dev/vport0p0对应控制通道，/dev/vport0p1对应数 据通道。虚拟机中的背板程序是一个运行于虚机os的后台进程，基于poll（没有并发需求，使用poll即可）对控制端口/dev/vport0p0进行 异步监听，读取主机向控制通道发送的请求，并完成响应。为充分利用虚拟机资源，数据端口/dev/vport0p1在背板程序中初始是关闭的，当主机需要 向虚拟机传递文件时，首先通过控制通道向虚拟机的背板程序发送请求，虚拟机背板程序异步监听到该请求后，打开/dev/vport0p1数据端口，数据传 输完毕后，背板程序会重新关闭该端口。

对于部分虚拟机的os，可能没有默认加入virtio的支持，因此需要在启动背板程序前加载相关模块：

insmod virtio.ko

insmod virtio_ring.ko

insmod virtio_pci.ko

insmod hvc_console.ko

insmod nscatterlist.ko

insmod virtio_console.ko

下面的链接中包括一个不错的背板程序的示例：（此链接可能失效，大家自己去找找！）

http://fedorapeople.org/gitweb?p=amitshah/public_git/test-virtserial.git;a=blob;f=auto-virtserial-guest.c;hb=HEAD

3，主机端的应用程序

由于virtio通道通过libvirt启动配置xml中的相关定义，在host本地映射为两个文件，主机程序可以通过unix套接字的方式对virtio通道进行读写，实现与虚拟机的消息数据传递：

sock = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);

sockaddr_un.sun_family = AF_UNIX;

memcpy(&sockaddr_un.sun_path, “vm.ctl”, sizeof(sockaddr_un.sun_path));

connect(sock, sockaddr_un, sizeof(sockaddr_un));