网络虚拟化下网络包的发送过程

网络虚拟化场景下网络包的发送过程总结如下

  • 在虚拟机里面的用户态,应用程序通过 write 系统调用写入 socket。
  • 写入的内容经过 VFS 层,内核协议栈,到达虚拟机里面的内核的网络设备驱动,也即 virtio_net。
  • virtio_net 网络设备有一个操作结构 struct net_device_ops,里面定义了发送一个网络包调用的函数为 start_xmit。
  • 在 virtio_net 的前端驱动和 qemu 中的后端驱动之间,有两个队列 virtqueue,一个用于发送,一个用于接收。然后,我们需要在 start_xmit 中调用 virtqueue_add,将网络包放入发送队列,然后调用 virtqueue_notify 通知 qemu。
  • qemu 本来处于 KVM_RUN 的状态,收到通知后,通过 VM exit 指令退出客户机模式,进入宿主机模式。发送网络包的时候,virtio_net_handle_tx_bh 函数会被调用。
  • 接下来是一个 for 循环,我们需要在循环中调用 virtqueue_pop,从传输队列中获取要发送的数据,然后调用 qemu_sendv_packet_async 进行发送。
  • qemu 会调用 writev 向字符设备文件写入,进入宿主机的内核。
  • 在宿主机内核中字符设备文件的 file_operations 里面的 write_iter 会被调用,也即会调用 tun_chr_write_iter。
  • 在 tun_chr_write_iter 函数中,tun_get_user 将要发送的网络包从 qemu 拷贝到宿主机内核里面来,然后调用 netif_rx_ni 开始调用宿主机内核协议栈进行处理。
  • 宿主机内核协议栈处理完毕之后,会发送给 tap 虚拟网卡,完成从虚拟机里面到宿主机的整个发送过程。

网络虚拟化下网络包的发送过程_第1张图片

此文章为4月Day2 学习笔记,内容来源于极客时间《趣谈 Linux 操作系统》,推荐该课程。

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