Virtual I/O Device (Virtio)

このセクションではVMMのセカンドステップとして、Virtioの実装について触れることにする。
VirtioについてはOASISが仕様の策定とメンテナンスを行なっている。
現在は2022/07/01に公開されたversion 1.2が最新のようである。
本資料におけるVirtioに関する用語はversion 1.2の記載に則っているため、用語の意味を確認する際はOASISのページを参照されたい。

このセクションではVirtioに関する基礎的な知識の習得とその実装について触れる。
また、Virtioをベースとした具体的なデバイスの実装として、virtio-net、virtio-blkについても実装していく。
virtio-netが実装できると、起動したGuest VMにたいしてネットワーク経由で疎通することになるため、sshログインできたり、インターネットと繋いだりすることができるようになる。
また、virtio-blkが実装できると、仮想マシン上でブロックデバイス、つまりDISK I/Oを取り扱うことができるようになる。 この二つの機能により、一般的に想定される「仮想マシン」の要件が概ね揃うことになるため、Virtioの実装は極めて重要である。

本セクションの各トピックは次のようになっている

また、本資料は以下のコミットナンバーをベースとしている

  • ToyVMM: 58cf0f68a561ee34a28ae4e73481f397f2690b51
  • Firecracker: cfd4063620cfde8ab6be87ad0212ea1e05344f5c

以降では実装されているソースコードをファイル名を用いて説明することになる。 説明の中で出てくるファイル名が指している実際のファイルパスをまとめておく。

説明の中で触れるファイル名ファイルパス
mod.rssrc/devices/virtio/mod.rs
queue.rssrc/devices/virtio/queue.rs
mmio.rssrc/devices/virtio/mmio.rs
status.rssrc/devices/virtio/status.rs
virtio_device.rssrc/devices/virtio/virtio_device.rs
net.rssrc/devices/virtio/net.rs
block.rssrc/devices/virtio/block.rs

なお、今後ソースコードに修正がかかることが想定されるため上記のファイルパスは変更される可能性がある。
あくまでこのファイルパスは上記のコミット番号におけるファイルパスだと認識してほしい