Kernel bypass #3 ef_vi

ef_vi(Ethernet Fabric Virtual Interface) 是 Solarflare / Xilinx / AMD 网卡的最低级用户态 API，也是 Onload 协议栈的底层引擎，它把网卡的收发包环（rings）直接暴露给用户进程，实现完全内核旁路。

1. Virtual Interface(VI)

VI 是核心抽象，代表网卡为应用分配的一个独立的收发对象，每个VI有自己的 RX queue 和 TX queue。

VI = 1 个 EVQ + 1 个 RX ring + 1 个 TX ring

特征：

• VI 之间硬件隔离，互不干扰
• 每个VI 可以绑定到独立的 CPU core
• 支持VI spreading，硬件将不同流的包散列到不同的 VI

2. Event Queue（EVQ）

EVQ是 ef_vi 的事件通知机制，也是一个ring buffer。

主要事件类型：

• RX完成事件：包已写入RX ring
• TX完成事件：包已从TX ring 发到线缆上
• 管理事件：link up/down，MAC 地址变更等

3. RX ring

硬件写，软件读，每个slot包含tag，checksum，length，RSS hash，包数据等，软件处理完后重新 refill RX buffer，并通知硬件。

4. TX ring

三种发送模式

1. 普通发送：应用填写buffer，硬件读取发送，完成后产生TX event
2. DMA 发送：应用先DMA 拷贝数据到 TX ring 附近的内存，再推送给硬件
3. CTPIO（Cut-Through PIO）：CPU 通过 PIO 直接将数据写入网卡发送管线，网卡可以边接收边发送

CTPIO为什么快

DMA 路径：

1. CPU在主机内存里面构造好包
2. CPU 写 desc 告诉 NIC 包位置
3. CPU 写 Doorbell 寄存器（通知NIC desc 就绪）
4. NIC DMA 引擎构造 Memory Read TLP
5. PCIe 往返：NIC，CPU/Root complex，内存控制器，DRAM，读回数据
6. NIC DMA 引擎把数据搬进内部TX FIFO
7. NIC MAC 引擎从TX FIFO 取出，发到网线

PIO 路径：

1. CPU在寄存器/缓存里构造包数据
2. CPU执行 MOV 到 MMIO 地址（NIC BAR 映射的 TX FIFO）
3. PCIe memory write TLP 把数据送到NIC
4. NIC 直接把数据放进TX 管线（CTPIO 还是边写边发）