I/O请求处理¶

客户虚拟机的I/O请求由超级管理器构建，由ACRN超级管理器服务模块分发到与I/O请求的地址范围相对应的I/O客户端。I/O请求处理的细节将在以下章节描述。

1. I/O请求¶

对于每个客户虚拟机，有一个共享的4KB字节的内存区域，用于超级管理器和服务虚拟机之间的 I/O请求通信。一个I/O请求是一个256字节的结构体缓冲区，它是 “acrn_io_request” 结构体，当客户虚拟机中发生被困的I/O访问时，由超级管理器的I/O处理器填充。服务虚拟机中的 ACRN用户空间首先分配一个4KB字节的页面，并将缓冲区的GPA（客户物理地址）传递给管理平台。缓冲区被用作16个I/O请求槽的数组，每个I/O请求槽为256字节。这个数组是按vCPU ID 索引的。

2. I/O客户端¶

一个I/O客户端负责处理客户虚拟机的I/O请求，其访问的GPA在一定范围内。每个客户虚拟机可以关联多个I/O客户端。每个客户虚拟机都有一个特殊的客户端，称为默认客户端，负责处理所有不在其他客户端范围内的I/O请求。ACRN用户空间充当每个客户虚拟机的默认客户端。

下面的图示显示了I/O请求共享缓冲区、I/O请求和I/O客户端之间的关系。

+------------------------------------------------------+
|                                       服务VM         |
|+--------------------------------------------------+  |
||      +----------------------------------------+  |  |
||      | 共享页                 ACRN用户空间    |  |  |
||      |    +-----------------+  +------------+ |  |  |
||   +----+->| acrn_io_request |<-+  默认      | |  |  |
||   |  | |  +-----------------+  | I/O客户端  | |  |  |
||   |  | |  |       ...       |  +------------+ |  |  |
||   |  | |  +-----------------+                 |  |  |
||   |  +-|--------------------------------------+  |  |
||---|----|-----------------------------------------|  |
||   |    |                             内核        |  |
||   |    |            +----------------------+     |  |
||   |    |            | +-------------+  HSM |     |  |
||   |    +--------------+             |      |     |  |
||   |                 | | I/O客户端   |      |     |  |
||   |                 | |             |      |     |  |
||   |                 | +-------------+      |     |  |
||   |                 +----------------------+     |  |
|+---|----------------------------------------------+  |
+----|-------------------------------------------------+
     |
+----|-------------------------------------------------+
|  +-+-----------+                                     |
|  | I/O处理     |              ACRN超级管理器         |
|  +-------------+                                     |
+------------------------------------------------------+

3. I/O请求状态转换¶

一个ACRN I/O请求的状态转换如下。

FREE -> PENDING -> PROCESSING -> COMPLETE -> FREE -> ...

FREE: 这个I/O请求槽是空的
PENDING: 在这个槽位上有一个有效的I/O请求正在等待
PROCESSING: 正在处理I/O请求
COMPLETE: 该I/O请求已被处理

处于COMPLETE或FREE状态的I/O请求是由超级管理器拥有的。HSM和ACRN用户空间负责处理其他的。

4. I/O请求的处理流程¶

当客户虚拟机中发生被陷入的I/O访问时，超级管理器的I/O处理程序将把I/O请求填充为 PENDING状态。
超级管理器向服务虚拟机发出一个向上调用，这是一个通知中断。
upcall处理程序会安排一个工作者来调度I/O请求。
工作者寻找PENDING I/O请求，根据I/O访问的地址将其分配给不同的注册客户，将其状态更新为PROCESSING，并通知相应的客户进行处理。
被通知的客户端处理指定的I/O请求。
HSM将I/O请求状态更新为COMPLETE，并通过hypercalls通知超级管理器完成。