接前一篇文章：中移（苏州）软件技术有限公司面试问题与解答（4）—— virtio所创建的设备1
在上一篇文章中，对于面试所提出的问题“virtio会创建哪些设备？”，有了初步答案，即virtio后端设备分为两大类设备：virtio PCI控制设备和virtio设备。具体来说，就是virtio-pci设备和具体的virtio设备。本回对于细节进行讲解，在初步回答此面试问题的基础上，深入回答此问题。
virtio设备的初始化
virtio设备首先需要创建一个PCI设备，叫作 virtio PCI代理设备（就是上边的virtio PCI控制设备），这个代理设备挂到了PCI总线上；接着，virtio代理设备再创建一条virtio总线，这样virtio设备就可以挂到这条总线上了。
首先来看virtio PCI代理设备类型的定义，在hw/virtio/virtio-pci.c中，如下：
static const TypeInfo virtio_pci_info = {
.name = TYPE_VIRTIO_PCI,
.parent = TYPE_PCI_DEVICE,
.instance_size = sizeof(VirtIOPCIProxy),
.class_init = virtio_pci_class_init,
.class_size = sizeof(VirtioPCIClass),
.abstract = true,
};其中：
- TYPE_VIRTIO_PCI
TYPE_VIRTIO_PCI的定义在include/hw/virtio/virtio-pci.h中，如下：
#define TYPE_VIRTIO_PCI "virtio-pci"
OBJECT_DECLARE_TYPE(VirtIOPCIProxy, VirtioPCIClass, VIRTIO_PCI)- TYPE_PCI_DEVICE
TYPE_PCI_DEVICE的定义在include/hw/pci/pci_device.h中，如下：
#define TYPE_PCI_DEVICE "pci-device"
typedef struct PCIDeviceClass PCIDeviceClass;
DECLARE_OBJ_CHECKERS(PCIDevice, PCIDeviceClass,
PCI_DEVICE, TYPE_PCI_DEVICE)- VirtIOPCIProxy
VirtIOPCIProxy结构的定义也在include/hw/virtio/virtio-pci.h中，如下：
struct VirtIOPCIProxy {
PCIDevice pci_dev;
MemoryRegion bar;
union {
struct {
VirtIOPCIRegion common;
VirtIOPCIRegion isr;
VirtIOPCIRegion device;
VirtIOPCIRegion notify;
VirtIOPCIRegion notify_pio;
};
VirtIOPCIRegion regs[5];
};
MemoryRegion modern_bar;
MemoryRegion io_bar;
uint32_t legacy_io_bar_idx;
uint32_t msix_bar_idx;
uint32_t modern_io_bar_idx;
uint32_t modern_mem_bar_idx;
int config_cap;
uint32_t flags;
bool disable_modern;
bool ignore_backend_features;
OnOffAuto disable_legacy;
/* Transitional device id */
uint16_t trans_devid;
uint32_t class_code;
uint32_t nvectors;
uint32_t dfselect;
uint32_t gfselect;
uint32_t guest_features[2];
VirtIOPCIQueue vqs[VIRTIO_QUEUE_MAX];
VirtIOIRQFD *vector_irqfd;
int nvqs_with_notifiers;
VirtioBusState bus;
};
- VirtioPCIClass
VirtioPCIClass结构的定义也在include/hw/virtio/virtio-pci.h中，如下：
struct VirtioPCIClass {
PCIDeviceClass parent_class;
DeviceRealize parent_dc_realize;
void (*realize)(VirtIOPCIProxy *vpci_dev, Error **errp);
};再回顾一下virtio PCI代理设备类型的定义：
static const TypeInfo virtio_pci_info = {
.name = TYPE_VIRTIO_PCI,
.parent = TYPE_PCI_DEVICE,
.instance_size = sizeof(VirtIOPCIProxy),
.class_init = virtio_pci_class_init,
.class_size = sizeof(VirtioPCIClass),
.abstract = true,
};由定义可知，virtio PCI代理设备的父设备是一个PCI设备（.parent = TYPE_PCI_DEVICE,）；virtio PCI代理设备的类型为VirtioPCIClass（.class_size = sizeof(VirtioPCIClass),）；virtio PCI代理设备的实例为VirtIOPCIProxy（.instance_size = sizeof(VirtIOPCIProxy),），注意这是一个抽象设备，所以并不能创建其实例，只能由其子类去创建。
QEMU（源码）中定义了所有virtio设备的PCI代理设备，如virtio balloon PCI设备、virtio scsi PCI设备、virtio crypto PCI设备等。以virtio scsi PCI设备为例，其定义在hw/virtio/virtio-scsi-pci.c中，如下：
static const VirtioPCIDeviceTypeInfo virtio_scsi_pci_info = {
.base_name = TYPE_VIRTIO_SCSI_PCI,
.generic_name = "virtio-scsi-pci",
.transitional_name = "virtio-scsi-pci-transitional",
.non_transitional_name = "virtio-scsi-pci-non-transitional",
.instance_size = sizeof(VirtIOSCSIPCI),
.instance_init = virtio_scsi_pci_instance_init,
.class_init = virtio_scsi_pci_class_init,
};virtio设备在系统的设备树中的位置如下图所示：
所有的virtio设备都有一个共同的父类TYPE_VIRTIO_DEVICE。仍以virtio balloon设备为例，virtio balloon设备的定义在hw/virtio/virtio-balloon.c中，如下：
static const TypeInfo virtio_balloon_info = {
.name = TYPE_VIRTIO_BALLOON,
.parent = TYPE_VIRTIO_DEVICE,
.instance_size = sizeof(VirtIOBalloon),
.instance_init = virtio_balloon_instance_init,
.class_init = virtio_balloon_class_init,
};其中：
- TYPE_VIRTIO_BALLOON
TYPE_VIRTIO_BALLOON的定义在include/hw/virtio/virtio-balloon.h中，如下：
#define TYPE_VIRTIO_BALLOON "virtio-balloon-device"
OBJECT_DECLARE_SIMPLE_TYPE(VirtIOBalloon, VIRTIO_BALLOON)- TYPE_VIRTIO_DEVICE
TYPE_VIRTIO_DEVICE的定义在include/hw/virtio/virtio.h中，如下：
#define TYPE_VIRTIO_DEVICE "virtio-device"
OBJECT_DECLARE_TYPE(VirtIODevice, VirtioDeviceClass, VIRTIO_DEVICE)- VirtIOBalloon
VirtIOBalloon结构的定义在中，如下：
struct VirtIOBalloon {
VirtIODevice parent_obj;
VirtQueue *ivq, *dvq, *svq, *free_page_vq, *reporting_vq;
uint32_t free_page_hint_status;
uint32_t num_pages;
uint32_t actual;
uint32_t free_page_hint_cmd_id;
uint64_t stats[VIRTIO_BALLOON_S_NR];
VirtQueueElement *stats_vq_elem;
size_t stats_vq_offset;
QEMUTimer *stats_timer;
IOThread *iothread;
QEMUBH *free_page_bh;
/*
* Lock to synchronize threads to access the free page reporting related
* fields (e.g. free_page_hint_status).
*/
QemuMutex free_page_lock;
QemuCond free_page_cond;
/*
* Set to block iothread to continue reading free page hints as the VM is
* stopped.
*/
bool block_iothread;
NotifierWithReturn free_page_hint_notify;
int64_t stats_last_update;
int64_t stats_poll_interval;
uint32_t host_features;
bool qemu_4_0_config_size;
uint32_t poison_val;
};再来回顾一下virtio balloon设备的定义：
static const TypeInfo virtio_balloon_info = {
.name = TYPE_VIRTIO_BALLOON,
.parent = TYPE_VIRTIO_DEVICE,
.instance_size = sizeof(VirtIOBalloon),
.instance_init = virtio_balloon_instance_init,
.class_init = virtio_balloon_class_init,
};由定义可知，virtio balloon设备的实例对象为VirtIOBalloon。具体的virtio设备、virtio PCI代理设备以及virtio公共设备的关系如下图所示：
到此，就能够完全、完整地回答“virtio会创建哪些设备？”这一面试问题了：
virtio会创建两类设备：
- virtio PCI控制设备（也可称作virtio PCI代理设备）
virtio PCI代理设备virtio-pci是一个抽象设备，并不能创建实例，只能由其子类去创建实例，如virtio balloon PCI设备virtio-balloon-pci-base、virtio scsi PCI设备virtio-scsi-pci-base、virtio crypto PCI设备virtio-crypto-pci等。
- virtio设备
virtio 设备virtio-device是一个抽象设备，并不能创建实例，只能由其子类去创建实例，如virtio balloon设备virtio-balloon-device、virtio scsi设备virtio-scsi-device、virtio crypto设备virtio-crypto-device等。
