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Virtio-net虚拟网卡技术解析

更新时间：2026-06-25 13:12:35 大小：16K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：虚拟网卡 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

什么是Virtio-net

Virtio-net是基于Virtio架构实现的半虚拟化虚拟网卡，是云计算、虚拟化场景中使用最广泛的虚拟网络设备标准。Virtio是Linux内核维护的半虚拟化框架，目的是为虚拟化环境中的客户机提供统一的、高性能的I/O设备抽象，Virtio-net就是该框架下针对网络设备的具体实现。

在传统全虚拟化场景中，虚拟网卡需要通过模拟物理网卡的硬件行为完成数据交互，每次数据收发都需要多次陷入虚拟化监控器（VMM，也就是通常说的Hypervisor），带来了大量的上下文切换开销，性能很难满足高速网络需求。而Virtio-net通过半虚拟化的设计，让客户机操作系统和Hypervisor协同工作，大幅降低了I/O处理的额外开销，同时保留了虚拟化的隔离特性，因此成为KVM、QEMU、Xen等主流虚拟化平台默认的虚拟网卡方案。

基本架构

Virtio-net的整体架构分为四个核心层级，从客户机到物理网卡依次为：

1. 客户机前端驱动（Virtio-net Frontend）：运行在客户机操作系统内核中，向上对接客户机的网络协议栈，向下通过Virtio队列和Hypervisor通信，负责把客户机协议栈的网络报文封装成Virtio标准描述符，投递到共享队列，同时从共享队列取出Hypervisor处理完成的报文交给协议栈。

2. Virtio队列（Virtqueue）：Virtio的核心数据结构，是客户机和Hypervisor之间共享的内存区域，用于传递网络报文描述符，实现无锁的异步数据交互，避免了频繁的锁竞争开销，Virtio-net默认会配置多个发送队列和接收队列，对应多队列网卡的设计，可以利用多核CPU并行处理网络流量。

3. Hypervisor后端处理（Virtio-net Backend）：运行在宿主机（Host）中，负责从共享队列取出客户机投递的报文，完成报文转发处理，再把收到的外部报文放入共享队列交给客户机。传统Virtio-net的后端运行在QEMU用户态，随着技术发展，衍生出了vhost-net、AF_XDP等性能更高的后端实现。

4. 宿主机物理网卡驱动：最终负责把报文发送到物理网络，或者从物理网卡接收报文，和普通物理网卡的驱动流程一致。


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