Tap虚拟网卡 (草稿)

1 概述

Tap设备通常用于虚拟化场景下，参考如下场景：

图中标注了关键函数，以及数据流向。 

tun有两个数据接口，

• file，给用户态使用；
• socket，给内核态使用，例如vhost

2 异步处理

图中，蓝色线标识的是虚机输出的网络流量，在tap设备这边，不存在异步处理，参考代码：

tun_sendmsg() / tun_chr_write_iter()
  -> tun_get_user()
	-> tun_rx_batched()
	  -> netif_receive_skb()

如红色线部分，是输入到虚拟机的网络流量，在tap设备这边，则存在异步处理，需要wait和wakeup，参考代码：

tun_recvmsg() / tun_chr_read_iter()
  -> tun_do_read()
	-> tun_ring_recv()
	   ---
	ptr = ptr_ring_consume(&tfile->tx_ring);
	if (ptr)
		goto out;

	if (noblock) {
		error = -EAGAIN;
		goto out;
	}

	add_wait_queue(&tfile->socket.wq.wait, &wait);

	while (1) {
		set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
		ptr = ptr_ring_consume(&tfile->tx_ring);
		if (ptr)
			break;
		...
		schedule();
	}

	__set_current_state(TASK_RUNNING);
	remove_wait_queue(&tfile->socket.wq.wait, &wait);
	   ---



tun_net_xmit()
---
	if (ptr_ring_produce(&tfile->tx_ring, skb))
		goto drop;

	/* NETIF_F_LLTX requires to do our own update of trans_start */
	queue = netdev_get_tx_queue(dev, txq);
	queue->trans_start = jiffies;

	/* Notify and wake up reader process */
	if (tfile->flags & TUN_FASYNC)
		kill_fasync(&tfile->fasync, SIGIO, POLL_IN);
	tfile->socket.sk->sk_data_ready(tfile->socket.sk);
---

sock_def_readable()
---
	rcu_read_lock();
	wq = rcu_dereference(sk->sk_wq);
	if (skwq_has_sleeper(wq))
		wake_up_interruptible_sync_poll(&wq->wait, EPOLLIN | EPOLLPRI |
						EPOLLRDNORM | EPOLLRDBAND);
	sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_WAITD, POLL_IN);
	rcu_read_unlock();
---

By default, sk->sk_wq is socket->wq，参考sock_init_data()

vhost只是数据使用了socket接口，在等待来自tap的数据时，它使用的了poll，

vhost_net_enable_vq()
---
	sock = vhost_vq_get_backend(vq);
	if (!sock)
		return 0;
	return vhost_poll_start(poll, sock->file);
---

tun_chr_poll()
---
	sk = tfile->socket.sk;

	poll_wait(file, sk_sleep(sk), wait);
	...
---

vhost_poll_init()
---
	init_waitqueue_func_entry(&poll->wait, vhost_poll_wakeup);
---

sk_sleep()就是sk->sk_wq，在sk_def_readable()会对其执行唤醒操作，进而调用vhost_poll_wakeup()，后者会提交一个vhost work，执行handle_rx操作。