实现背景:

在虚机场景下，在virtio的寄存器模块中，按照现阶段的PVF+qid的寻址方式，考虑到虚机场景PVF按照最大2048个计算，现阶段有7个寄存器是queue级别的，每个寄存器是32bit，如果按照每个PVF可能对应的65个queue来计算，则总共消耗资源为2048657*32bit= 29,818,880bit，也就至少得1491个M20K的ram。如果后续pvf数量翻倍，那么资源会指数性的增加，这种方式无疑是无法接收的。 所以不能直接用上面的PVF+qid寻址方式，需要进行池化映射。 实际上，我们现在只需要支持最大2K个queue，所以queue级寄存器寻址方式需要进行一级池化，将pvf+qid映射成内部的2k深度的新的地址，就需要一套地址映射，地址管理的机制。

系统框图

将现在已有的virtio_reg_config模块里面的queue级寄存器全部提取出来，单独写一个模块（queue_level_reg_config）处理。此模块包含三个子模块，分别为queue_remap模块、addr_manage模块、reg_manege模块。 queue_remap模块：用于地址的映射，回收处理。 addr_manage模块：地址管理模块，分配产生池化后的地址。 reg_manege模块：7组queue级别的寄存器管理。

接口设计

queue_level_reg_config模块大约有5组配置接口，每一个接口的输入部分都会携带对应的PVF+qid的信息。其中一个是PVF级别的device status写1或者0接口，用于映射关系建立或者回收；其他几个是queue_size，avail_addr，desc_addr，used_addr这些要读写的寄存器接口。

实现过程

1*、queue_remap模块处理细节*

• 里面首先有一个地址映射关系表，索引是pvf_id。里面管理的数据内容是65个queue的映射后的地址，还有每个queue有效的标识位。位宽是6511+65=780 bit。这个索引关系表是为了方便地址资源回收、快速获取映射后的地址。如果后面每个pvf下qid更多，可以考虑将这个ram拆分成几个。映射关系ram大约如下图。*
• 写q级寄存器时，会向地址管理模块申请地（除了queue_msix_vector写0xffff，卸载驱动时会执行这个）
• 根据function num 判断那个是存储，哪个是网络，访问q_szie的时候，存储返回存储的q_zize默认值，网络返回网络的默认值。
• 地址回收功能。如果检测到某个pvf_id的device status写0，就要将这个pvf下所有地址进行回收，传给地址管理模块，进行地址分配。

5、addr_manage模块处理细节

此模块的主要功能就是新地址的生产和回收。 模块包含一个比较大的fifo，深度为2048，初始化的时候，写0到2047数值填满这个fifo。 如果有queue_remap模块过来的地址获取，则会从fifo里面提取一个数值出来，作为新的映射queue地址，并返回一个对应的有效指示信号，对应的就是vld+queue，这个值会写到queue_remap模块对应的请求ram中。

初始的时候，假如消耗掉了fifo里面的2048个缓存值，则当queue_remap模块继续过来索取新地址时，则不返回vld+queue。因为此时的索取为非法的。 当发生地址回收的时候，即对应的PVF的device status置位为0的时候，queue_remap模块会将ram中对应的PVF的vld+queue清零，并且，会将清零中对应有效的vld+queue，写到addr_manege模块的FIFO中，即为回收这些地址。后续如果有queue_remap模块来获取新的映射地址的时候，就会依次从此FIFO中读出一个值作为新的queue的映射地址。 综上所述，地址产生的来源有两个，一个是初始化的时候FIFO中分配的2k个地址，如果这些消耗完了，后续的地址就是靠第二种方式，即通过回收接口回收来获得。

配置写寄存器流程

配置写寄存器时，通过pvf索引映射表，找到对应q的vld是否有效。

如果有效，证明之前获取过一次地址，就直接用这个地址去写寄存器。

如果无效，就从地址管理模块获取一个地址，用这个地址写寄存器，并将地址回写到映射表里，并将vld写1

配置读寄存器

同样，配置读寄存器的时候，通过pvf索引映射表，查到对应q的vld是否有效，如果有效取出映射后的地址，读寄存器。如果非有效，证明之前未写过，或者地址非法，直接返回0

地址回收流程

系统模块框图

资源分析：

如果是在2k个pvf，每个pvf下最多33个q，最大支持4K个q的情况下

映射表需要的资源：204833*(11+1)=819200bit 也就是40个m20K*

寄存器地址映射后的需要的资源：4096324=524,288bit也就是大约26个m20k

如果是pvf+qid直接映射，则需要消耗资源大概是324*(2^(10+6))=8,388,608也就是410个m20k，*

相较于直接映射，可以减少300多个m20K

如果是在2k个pvf，每个pvf下最多65个q，最大支持2K个q的情况下

• queue_remap模块，映射表需要的资源：

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

• addr_manage模块，缓存映射后的queue地址的FIFO消耗的资源：

2048*11= 1，也就是1个m20K

（3）reg_manege模块，实际存放queue级别寄存器的资源消耗：

2048327=458,752 bit也就是大约23个m20k

总共需要80+1+23 = 104个M20k

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

相较于直接映射，新池化的方案，可以减少1387多个m20K。

注意事项

需要注意模块之间的时序开销，尤其是queue_remap模块与addr_manege模块之间的地址获取和释放的过程中，所需要消耗的时钟周期，因此最好是在queueu_remap开头处加一个缓存的fifo，用于缓存所有的输入进来的PVF+qid读写寄存器的请求。只有当处理完一个完整的映射后，再进行下一个请求的响应。以免引起时序上的错误。