我們看linux kernel中virtio驅動相關代碼，會發現有很多相關文件。首先有virtio.c這種文件，其次還有virtio_pci.c，virtio_scsi.c等這些文件，還有virtio_net.c，virtio_blk.c，virtio_balloon.c等這些。那么這些文件是什么關系呢？其次里面很多還有各自probe函數，到底是如何調用的，例如以網絡的virtio_net到底是從哪里開始初始化的？要理清這些關系需要以linux設備驅動模型為背景展開討論。這篇文章，我們以linux kernel 3.10代碼為例，分析一下virtio的相關組織關系，以及設備初始化調用流程。

總線及驅動的注冊

linux設備驅動模型的核心有三個概念：設備(device)，驅動(driver)，總線(bus)。而如果我們把virtio的相關關系梳理清楚后，以網絡virtio_net為例映射到設備驅動模型，就得到了下圖。我們這個小節后面就以下圖為背景展開。

圖1

linux將virtio實現分離成兩部分：和物理總線標準相關的（如pci，scsi等），和物理總線標準無關的。

圖中左側部分即和物理總線相關的實現，這里以pci為了，當然virtio也支持其他總線類型，如scsi。virtio-pci是virtio對應pci的驅動實現，所以virtio-pci是一個pci總線上的一個驅動。它通過如下方式注冊到pci總線上去。

lvirtio總線的注冊

點擊(此處)折疊或打開

/*virtio.c*/

static struct bus_type virtio_bus={

.name="virtio",

.match=virtio_dev_match,

.dev_attrs=virtio_dev_attrs,

.uevent=virtio_uevent,

.probe=virtio_dev_probe,

.remove=virtio_dev_remove,

};

staticintvirtio_init(void)

{

if(bus_register(&virtio_bus)!=0)

panic("virtio bus registration failed");

return 0;

}

core_initcall(virtio_init);

如代碼所示，這個總線的名字叫”virtio”，通過bus_register就將virtio總線注冊進系統，可以在sys文件系統中查看。

lvirtio-net驅動注冊

最后我們看我們經常接觸到設備驅動的初始化，我們以網絡驅動virtio_net為例，其對應的驅動為virtio-net。其注冊過程如下。

點擊(此處)折疊或打開

/*virtio-net.c*/

static struct virtio_device_id id_table[]={

{VIRTIO_ID_NET,VIRTIO_DEV_ANY_ID},

{0},

};

static struct virtio_driver virtio_net_driver={

.feature_table=features,

.feature_table_size=ARRAY_SIZE(features),

.driver.name=KBUILD_MODNAME,

.driver.owner=THIS_MODULE,

.id_table=id_table,

.probe=virtnet_probe,

.remove=virtnet_remove,

.config_changed=virtnet_config_changed,

#ifdef CONFIG_PM

.freeze=virtnet_freeze,

.restore=virtnet_restore,

#endif

};

module_virtio_driver(virtio_net_driver);

#define module_virtio_driver(__virtio_driver)\

module_driver(__virtio_driver,register_virtio_driver,\

unregister_virtio_driver)

intregister_virtio_driver(struct virtio_driver*driver)

{

/*Catch this early.*/

BUG_ON(driver->feature_table_size&&!driver->feature_table);

driver->driver.bus=&virtio_bus;

return driver_register(&driver->driver);

}

最終通過register_virtio_driver函數將驅動的bus設置為之前注冊的virtio總線，完成總線的注冊。這樣我們就能在sys文件系統對應virtio總線下的drivers目錄看到這個驅動了。

所以我們再回頭來看圖1，可以看到virtio設備是橫跨兩類總線及驅動的。

virtio設備的初始化流程

梳理清楚virtio相關設備，總線及驅動關系后我們看下virtio設備的初始化過程，我們還是以網絡virtio_net設備為例子。這個初始化過程如下圖2中的黃色部分所示。

圖2

首先是系統啟動kernel初始化階段，pci子系統調用pci_scan_device發現pci網卡設備，并初始化對應pci_dev結構，然后將去注冊到pci總線上（dev->dev.bus=&pci_bus_type）。同時設置device的vendor_id為0x1AF4（virtio的pci vendor_id），device_id為1

然后當我們加載virtio-pci驅動時,當調用module_pci_driver(virtio_pci_driver)將virtio-pci驅動注冊在pci總線上時，在linux設備驅動模型中，這會導致對pci總線設備鏈表上未被驅動綁定的每個設備調用pci總線的match回調函數，即pci_bus_match函數。原型如下：

static int pci_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

pci_bus_match函數將linux設備驅動模型核心出入的device結構轉換為pci_dev結構，將device_driver結構轉換為pci_driver結構，之后調用pci_match_device函數判斷pci設備結構是否有匹配的pci設備ID結構。如果有則判斷設備的pci ID和驅動設置的id_table中是否一樣，如果一樣說明設備和驅動匹配（這里設備的vendor_id和virtio-pci的virtio_pci_id_table匹配），將struct device的driver指針指向驅動，然后調用pci總線的probe函數，即pci_deivce_probe函數。這個函數再次將struct device強制轉換成struct pci_dev，將設置在設備中的driver結構強制轉換為struct pci_derver。它再次校驗這個驅動能否支持這個設備，遞增設備的引用計數，然后調用pci驅動probe函數(即virtio-pci的probe函數virtio_pci_probe)，傳入它應該綁定到的struct pci_dev結構體指針。這就進入到了圖2中黃色部分的函數調用鏈了。

在開始梳理virtio_net初始化調用鏈前我們先看其對應的結構struct virtio_pci_device，將其展開得到圖3。

圖3

我們看到virtio_pci_device可以分為兩部分，一部分是和pci總線相關的設備對應struct pci_dev，另一部分是和virtio總線相關的設備對應structvirtio_device。

virtio_pci_probe函數主要負責完成pci_dev部分的初始化，已經virtio_device部分初始化，然后調用register_virtio_device函數。

register_virtio_device函數將virtio_device的設備總線設置為virtio總線，然后調用device_register將virtio_device對應的設備添加到virtio總線上。這個添加總線的動作，會觸發virtio總線的match函數即virtio_dev_match調用，同樣該函數會比較設備dev的pci id和驅動id (virtio net的devid為1)，如果匹配則virtio bus的probe函數virtio_dev_probe將被調用。其中又會調用對應驅動的probe函數，即virtnet_probe。而virtnet_probe將會完成virtio net設備structvirtio_device剩余部分的初始化。

到此，virtio net的初始化流程就已經梳理清楚了。virtio net設備創建完成后也會分別出現在pci總線和virtio總線的drvices目錄下。

最后附上virtio的其他類型設備id：

點擊(此處)折疊或打開

#define VIRTIO_ID_NET1/*virtio net*/

#define VIRTIO_ID_BLOCK2/*virtio block*/

#define VIRTIO_ID_CONSOLE3/*virtio console*/

#define VIRTIO_ID_RNG4/*virtio rng*/

#define VIRTIO_ID_BALLOON5/*virtio balloon*/

#define VIRTIO_ID_RPMSG7/*virtio remote processor messaging*/

#define VIRTIO_ID_SCSI8/*virtio scsi*/

#define VIRTIO_ID_9P9/*9p virtio console*/

#define VIRTIO_ID_RPROC_SERIAL 11/*virtio remoteproc seriallink*/

#define VIRTIO_ID_CAIF 12/*Virtio caif*/