實現背景:

在虛機場景下，在virtio的寄存器模塊中，按照現階段的PVF+qid的尋址方式，考慮到虛機場景PVF按照最大2048個計算，現階段有7個寄存器是queue級別的，每個寄存器是32bit，如果按照每個PVF可能對應的65個queue來計算，則總共消耗資源為2048657*32bit= 29,818,880bit，也就至少得1491個M20K的ram。如果后續pvf數量翻倍，那么資源會指數性的增加，這種方式無疑是無法接收的。 所以不能直接用上面的PVF+qid尋址方式，需要進行池化映射。 實際上，我們現在只需要支持最大2K個queue，所以queue級寄存器尋址方式需要進行一級池化，將pvf+qid映射成內部的2k深度的新的地址，就需要一套地址映射，地址管理的機制。

系統框圖

將現在已有的virtio_reg_config模塊里面的queue級寄存器全部提取出來，單獨寫一個模塊（queue_level_reg_config）處理。此模塊包含三個子模塊，分別為queue_remap模塊、addr_manage模塊、reg_manege模塊。 queue_remap模塊：用于地址的映射，回收處理。 addr_manage模塊：地址管理模塊，分配產生池化后的地址。 reg_manege模塊：7組queue級別的寄存器管理。

接口設計

queue_level_reg_config模塊大約有5組配置接口，每一個接口的輸入部分都會攜帶對應的PVF+qid的信息。其中一個是PVF級別的device status寫1或者0接口，用于映射關系建立或者回收；其他幾個是queue_size，avail_addr，desc_addr，used_addr這些要讀寫的寄存器接口。

實現過程

1*、queue_remap模塊處理細節*

• 里面首先有一個地址映射關系表，索引是pvf_id。里面管理的數據內容是65個queue的映射后的地址，還有每個queue有效的標識位。位寬是6511+65=780 bit。這個索引關系表是為了方便地址資源回收、快速獲取映射后的地址。如果后面每個pvf下qid更多，可以考慮將這個ram拆分成幾個。映射關系ram大約如下圖。*
• 寫q級寄存器時，會向地址管理模塊申請地（除了queue_msix_vector寫0xffff，卸載驅動時會執行這個）
• 根據function num 判斷那個是存儲，哪個是網絡，訪問q_szie的時候，存儲返回存儲的q_zize默認值，網絡返回網絡的默認值。
• 地址回收功能。如果檢測到某個pvf_id的device status寫0，就要將這個pvf下所有地址進行回收，傳給地址管理模塊，進行地址分配。

5、addr_manage模塊處理細節

此模塊的主要功能就是新地址的生產和回收。 模塊包含一個比較大的fifo，深度為2048，初始化的時候，寫0到2047數值填滿這個fifo。 如果有queue_remap模塊過來的地址獲取，則會從fifo里面提取一個數值出來，作為新的映射queue地址，并返回一個對應的有效指示信號，對應的就是vld+queue，這個值會寫到queue_remap模塊對應的請求ram中。

初始的時候，假如消耗掉了fifo里面的2048個緩存值，則當queue_remap模塊繼續過來索取新地址時，則不返回vld+queue。因為此時的索取為非法的。 當發生地址回收的時候，即對應的PVF的device status置位為0的時候，queue_remap模塊會將ram中對應的PVF的vld+queue清零，并且，會將清零中對應有效的vld+queue，寫到addr_manege模塊的FIFO中，即為回收這些地址。后續如果有queue_remap模塊來獲取新的映射地址的時候，就會依次從此FIFO中讀出一個值作為新的queue的映射地址。 綜上所述，地址產生的來源有兩個，一個是初始化的時候FIFO中分配的2k個地址，如果這些消耗完了，后續的地址就是靠第二種方式，即通過回收接口回收來獲得。

配置寫寄存器流程

配置寫寄存器時，通過pvf索引映射表，找到對應q的vld是否有效。

如果有效，證明之前獲取過一次地址，就直接用這個地址去寫寄存器。

如果無效，就從地址管理模塊獲取一個地址，用這個地址寫寄存器，并將地址回寫到映射表里，并將vld寫1

配置讀寄存器

同樣，配置讀寄存器的時候，通過pvf索引映射表，查到對應q的vld是否有效，如果有效取出映射后的地址，讀寄存器。如果非有效，證明之前未寫過，或者地址非法，直接返回0

地址回收流程

系統模塊框圖

資源分析：

如果是在2k個pvf，每個pvf下最多33個q，最大支持4K個q的情況下

映射表需要的資源：204833*(11+1)=819200bit 也就是40個m20K*

寄存器地址映射后的需要的資源：4096324=524,288bit也就是大約26個m20k

如果是pvf+qid直接映射，則需要消耗資源大概是324*(2^(10+6))=8,388,608也就是410個m20k，*

相較于直接映射，可以減少300多個m20K

如果是在2k個pvf，每個pvf下最多65個q，最大支持2K個q的情況下

• queue_remap模塊，映射表需要的資源：

204865(11+1)=1,597,440 bit，也就是80個m20K 。

• addr_manage模塊，緩存映射后的queue地址的FIFO消耗的資源：

2048*11= 1，也就是1個m20K

（3）reg_manege模塊，實際存放queue級別寄存器的資源消耗：

2048327=458,752 bit也就是大約23個m20k

總共需要80+1+23 = 104個M20k

如果是pvf+qid直接映射，則需要消耗資源大概是2048657*32bit= 29,818,880bit，也就至少得1491。

相較于直接映射，新池化的方案，可以減少1387多個m20K。

注意事項

需要注意模塊之間的時序開銷，尤其是queue_remap模塊與addr_manege模塊之間的地址獲取和釋放的過程中，所需要消耗的時鐘周期，因此最好是在queueu_remap開頭處加一個緩存的fifo，用于緩存所有的輸入進來的PVF+qid讀寫寄存器的請求。只有當處理完一個完整的映射后，再進行下一個請求的響應。以免引起時序上的錯誤。