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Virtio是可以驅(qū)動(dòng)各種虛擬化服務(wù)的開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中的虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)可以為虛擬化訪問外部網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)支持。本文將介紹linux 平臺(tái)下虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的開發(fā)實(shí)踐，具體步驟為：技術(shù)背景認(rèn)識(shí)、虛擬網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)框架簡(jiǎn)介、Linux平臺(tái)下虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)開發(fā)指南、虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)調(diào)試、最后總結(jié)和討論。
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一、技術(shù)背景認(rèn)識(shí)
在物理環(huán)境中，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)卡驅(qū)動(dòng)是一種復(fù)雜和耗時(shí)的工作，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)主要是針對(duì)物理硬件的，需要考慮網(wǎng)絡(luò)芯片在系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)、線程和中斷處理、驅(qū)動(dòng)加載和卸載等。而虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)開發(fā)可以被認(rèn)為是一種較為輕量級(jí)的選擇，這是由于虛擬網(wǎng)絡(luò)卡驅(qū)動(dòng)可以在操作系統(tǒng)內(nèi)核中模擬成一種虛擬硬件，在系統(tǒng)調(diào)用時(shí)返回虛擬化網(wǎng)絡(luò)卡的數(shù)據(jù)，也就是說在軟件層面上模擬了硬件的行為模式。
二、虛擬網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)框架簡(jiǎn)介
Virtio 驅(qū)動(dòng)框架在 Linux 內(nèi)核中已經(jīng)集成，所有的 Virtio 驅(qū)動(dòng)都可以在 Linux 內(nèi)核源代碼的 include/linux/virtio.h 中找到。與其他任務(wù)一樣，為了開發(fā)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，需要搭建一套開發(fā)環(huán)境，包括準(zhǔn)備開發(fā)工具、安裝內(nèi)核代碼和開發(fā)文檔等。我這里使用 Linux Ubuntu 平臺(tái)，內(nèi)核版本是 5.0。
三、Linux 平臺(tái)下虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)開發(fā)指南
開發(fā)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)主要有以下幾個(gè)步驟：
1. 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
首先，需要定義虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及與其他模塊對(duì)外開放的接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
2. 實(shí)現(xiàn)初始化函數(shù)。
包括模塊的初始化函數(shù)vnic_init()、模塊的停止函數(shù)vnic_exit()等；
3. 實(shí)現(xiàn)設(shè)備注冊(cè)接口、驅(qū)動(dòng)函數(shù)。
這一步主要是實(shí)現(xiàn)設(shè)備注冊(cè)接口vnic_register_device()，以及虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)函數(shù)vnic_start()、stop()等；
4. 實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)對(duì)外公開的接口函數(shù)及其他控制函數(shù)：
這里需要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)有：獲取網(wǎng)卡的地址、設(shè)置網(wǎng)卡的地址等。
四、虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)調(diào)試
在調(diào)試虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)時(shí)，建議使用一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)虛擬機(jī)測(cè)試程序，以此來實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)卡和系統(tǒng)的交互。同時(shí)，可以使用 Linux 內(nèi)核中提供的調(diào)試函數(shù)來完成內(nèi)核層的調(diào)試工作。
五、總結(jié)及討論
本文介紹了Linux 平臺(tái)下虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)開發(fā)實(shí)踐。Virtio 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和 Linux 內(nèi)核提供了完整的虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)框架，在 Linux Ubuntu 平臺(tái)使用它可以快速開發(fā)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，具體步驟包括：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、初始化函數(shù)、驅(qū)動(dòng)函數(shù)和其他控制函數(shù)等，最后使用虛擬機(jī)測(cè)試程序和 Linux 內(nèi)核接口函數(shù)進(jìn)行調(diào)試即可。
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網(wǎng)站名稱：開發(fā)Linux下虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)開發(fā)實(shí)踐（linux虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)）
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