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0.1.0	2021年12月20日

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vm-device

vm-device 包提供

定义在特定总线上的读和写操作的设备特性
设备管理器（特定总线的特性和具体实现），用于操作设备和调度I/O
定义资源和其约束的抽象（例如特定总线的地址范围、中断号等）

设计

虚拟设备模型围绕四个特性构建，分别是用于程序化I/O（PIO）的DevicePio和MutDevicePio，以及用于内存映射I/O（MMIO）的DeviceMmio和MutDeviceMmio》。这些特性定义了处理读和写操作的方法。不同之处在于，DevicePio和DeviceMmio只需要不可变self借用，而MutDevicePio和MutDeviceMmio需要可变借用。


设备管理器抽象由IoManager结构实现。它定义了两个总线，一个用于PIO，一个用于MMIO。对于每个总线，借助PioManager和MmioManager特性，管理器提供设备注册以及调度读和写请求的方法。管理器将根据访问的地址范围确定哪个设备负责处理I/O请求，并将请求路由到该设备。

PioManager和MmioManager特性作为接口有用，原因如下。首先，当提供的IoManager不足时，允许进行替代实现。其次，允许其他crate依赖于特性而不依赖于实际实现。

以下图表展示了使用IoManager的虚拟机内核、宿主内核和VMM之间的交互。虚拟机内核中的驱动程序发出一个I/O请求。该请求由宿主内核的虚拟机管理程序（KVM）转换为VMM处理的触发器。触发器可以是vCPU退出或eventfd通知。VMM提取地址信息并确定目标总线。然后，它向IoManager派发新的请求，该请求检查请求的地址是否已在总线上注册了虚拟设备，并最终将该请求发送到该设备。
用法
设备通常连接到特定的总线，因此需要实现一种类型的特制。例如，x86上的串行端口是PIO设备，而VirtIO设备使用MMIO。设备也可以同时实现这两种。一旦确定了I/O类型，下一步就是选择可变和不可变特制变体。如果需要修改设备内部状态，则需要使用可变变体。
在将任何I/O请求调度到新设备之前，它需要在该总线指定的地址范围内注册到IoManager实例中。通过调用IoManager::new()（无需任何配置）来创建一个新的IoManager很容易。内部管理器将设备作为特制对象存储在Arc的包装中，因此如果设备实现MutDevicePio或MutDeviceMmio，则它必须包装在Mutex中。该包包含自动实现DevicePio for Mutex<T> where T: MutDevicePio和DeviceMmio for Mutex<T> where T: MutDeviceMmio，但仅限于标准库中的Mutex类型。对于任何其他第三方包中的Mutex类型，通用实现必须由用户完成。
从现在起，IoManager将路由已注册地址范围到设备的I/O请求。请求由客户端代码调度，例如在处理VM退出时，使用IoManager的方法pio_read、pio_write、mmio_read和mmio_write。
示例
实现简单的日志PIO设备
use std::sync::{Arc, Mutex};
use vm_device::bus::{PioAddress, PioAddressOffset, PioRange};
use vm_device::device_manager::{IoManager, PioManager};
use vm_device::MutDevicePio;

struct LogDevice {}

impl MutDevicePio for LogDevice {
    fn pio_read(&mut self, base: PioAddress, offset: PioAddressOffset, _data: &mut [u8]) {
        println!("mut pio_read: base {:?}, offset {}", base, offset);
    }

    fn pio_write(&mut self, base: PioAddress, offset: PioAddressOffset, data: &[u8]) {
        println!(
            "mut pio_write: base {:?}, offset {}, data {:?}",
            base, offset, data
        );
    }
}

将设备注册到IoManager并执行I/O
fn main() {
    let mut manager = IoManager::new();
    let device = LogDevice {};
    let bus_range = PioRange::new(PioAddress(0), 10).unwrap();
    manager
        .register_pio(bus_range, Arc::new(Mutex::new(device)))
        .unwrap();
    manager.pio_write(PioAddress(0), &vec![b'o', b'k']).unwrap();
}

测试
使用单元测试和集成测试测试vm-device。它利用rust-vmm-ci进行持续测试。所有测试都在rustvmm/dev容器中运行。
许可证
此项目受以下任一许可证的许可：

Apache License，版本2.0
BSD-3-Clause许可证



无运行时依赖项