I/O 虚拟化技术 — UIO Framework

Posted 2022-06-28 范桂飓

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UIO Framework — 用户态网络协议栈方案

UIO Framework Kernel Module（User Space I/O，用户态 I/O 框架内核模块），是 Kernel 提供的用户态 I/O 驱动程序框架。基于 UIO Framework 可以编写出让数据报文绕过 Kernel Network Stack，直接进入 User Space 进行处理的内核模块（e.g. DPDK IGB_UIO）。

但是，UIO 也有着不足之处，例如：不支持 DMA（不受 IOMMU 的保护）、中断支持有限、需要 Root 权限运行等，所以通过 DMA 传输大流量数据的 I/O 设备，如：被 Passthrougth 的网卡、显卡等设备，是无法使用 UIO Framework 的。

UIO 的实现机制是：对用户态暴露一个文件接口，当注册一个 UIO 设备时，就会出现一个系统文件 /dev/uioX，对该文件的读写就是对网卡设备的内存的读写。除此之外，对网卡设备的控制还可以通过 /sys/class/uio 下的各个文件的读写来完成。

如下图：

• mmap() 接口：用于映射设备的寄存器空间。
• read() 接口：用于等待