FreeBSD用virtioドライバを作ってみた

なんとなくノリで「virtioのドライバを書いてみたくなった」ので9月末から作業を開始したのですが、この週末で大体動くようになりました。


コードが整理できたら、FreeBSDソースツリーへのコミット目指して頑張ってみますかねぇ。まぁ、予定は未定です。また、実際にドライバが書ける程度まではvirtioを研究したので、また機会を見て情報共有できればと思っています。


■ どんなかんじ？



見てもらうのが早いですよね。こんなかんじ。

vm162# ifconfig
em0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> metric 0 mtu 1500
        options=209b<RXCSUM,TXCSUM,VLAN_MTU,VLAN_HWTAGGING,VLAN_HWCSUM,WOL_MAGIC>
        ether 52:54:00:1f:61:0d
        inet 192.168.44.162 netmask 0xfffffe00 broadcast 192.168.45.255
        media: Ethernet autoselect (1000baseT <full-duplex>)
        status: active
lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> metric 0 mtu 16384
        options=3<RXCSUM,TXCSUM>
        inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x2
        inet6 ::1 prefixlen 128
        inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000
        nd6 options=3<PERFORMNUD,ACCEPT_RTADV>

vm162# make load
/sbin/kldload -v /usr/src/sys/dev/xen/virtio/virtio_pci.ko
virtio_pci0: <virtio-net Virtual Network Interface> port 0xcb00-0xcb1f mem 0xf2054000-0xf2054fff irq 11 at device 8.0 on pci0
virtio_pci0: assigning PCI resouces: <1>mem <0>ioport <0>irq callback
virtio_pci0: [GIANT-LOCKED]
virtio_pci0: [ITHREAD]
vn0: Ethernet address: 52:54:00:1f:61:0e
Loaded /usr/src/sys/dev/xen/virtio/virtio_pci.ko, id=2

vm162# ifconfig vn0 up
vm162# ifconfig vn0 192.168.90.1 255.255.255.0
vm162# ifconfig
em0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> metric 0 mtu 1500
        options=209b<RXCSUM,TXCSUM,VLAN_MTU,VLAN_HWTAGGING,VLAN_HWCSUM,WOL_MAGIC>
        ether 52:54:00:1f:61:0d
        inet 192.168.44.162 netmask 0xfffffe00 broadcast 192.168.45.255
        media: Ethernet autoselect (1000baseT <full-duplex>)
        status: active
lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> metric 0 mtu 16384
        options=3<RXCSUM,TXCSUM>
        inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x2
        inet6 ::1 prefixlen 128
        inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000
        nd6 options=3<PERFORMNUD,ACCEPT_RTADV>
vn0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> metric 0 mtu 1500
        ether 52:54:00:1f:61:0e
        inet 192.168.90.1 netmask 0xffffff00 broadcast 255.255.255.0

vm162# ping 192.168.90.2
PING 192.168.90.2 (192.168.90.2): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.90.2: icmp_seq=0 ttl=64 time=3.696 ms
64 bytes from 192.168.90.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.004 ms
64 bytes from 192.168.90.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=1.051 ms
64 bytes from 192.168.90.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=1.044 ms
64 bytes from 192.168.90.2: icmp_seq=4 ttl=64 time=1.218 ms
64 bytes from 192.168.90.2: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.970 ms
^C
--- 192.168.90.2 ping statistics ---
6 packets transmitted, 6 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 0.970/1.497/3.696/0.986 ms

vm162# iperf -c 192.168.90.2
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.90.2, TCP port 5001
TCP window size: 32.5 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 192.168.90.1 port 15185 connected with 192.168.90.2 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-10.7 sec   142 MBytes   112 Mbits/sec
vm162#

■ ベンチマーク

非常にいい加減なベンチマークですが、デフォルト設定の e1000 エミュレーションより微妙に速いようです。





e1000 オフロードエンジン等を ON/OFF すると性能が変わるようなので、まぁだいたい同じぐらいのパフォーマンスが出ていると考えればよさそうです。

■ 実装状況

• ロック皆無！たぶん……いや、間違いなく、SMPだと即死します。


• virtio PCIインターフェイスとvirtio-netがまだ綺麗に分離できていない。


• キャパビリティ (features bit)のほとんどは未実装

■ その他今後の課題

• virtio デバイスを実装するためのフレームワーク検討


• ハードウェア チェックサム、その他キャパビリティのサポート


• 一部 GPL ライセンスされたコードが含まれるため除去


• 安定性の向上


• チューニング

■ 作業環境

• Host: Fedora 14: Fedora release 14 (Branched) Alpha Release, x86_64


• Guest: FreeBSD 8.1-RELEASE, amd64