Virtio Console、HVC 与多端口

1. 两种功能

virtio_console.c同时提供：

1. early/primary console，通过HVC接入内核console和TTY；
2. generic multiport字符通道，创建/dev/vportNpn。

guest userspace/TTY
 -> virtio_console
 -> input/output/control virtqueues
 -> hypervisor host backend

2. 对象

• ports_device：一个virtio device；
• port：一个console或generic port；
• port_buffer：入站virtqueue buffer；
• 全局pdrvdata：class、major/minor和device list。

每个port有input/output virtqueue、waitqueue、spinlock、mutex、open状态和host connection状态。

3. Probe

virtio probe
 -> negotiate features
 -> allocate ports_device
 -> find/create control queues
 -> register dynamic char major
 -> init config work
 -> host sends PORT_ADD
 -> add_port
 -> cdev/device_create

Multiport依赖control virtqueues；单console可使用固定data queues。

4. Host控制消息

控制事件包括：

• DEVICE_READY；
• PORT_ADD/REMOVE；
• PORT_READY；
• CONSOLE_PORT；
• PORT_OPEN；
• PORT_NAME；
• RESIZE。

Control work解析host消息并创建/删除port。所有ID、size和状态都来自host，应验证范围和当前生命周期。

5. Read

read /dev/vport
 -> wait for inbuf
 -> copy available bytes
 -> recycle buffer to input vq
 -> kick host

Nonblocking无数据返回-EAGAIN；host remove或disconnect返回EOF/error并唤醒waiters。

6. Write

Write把用户buffer放入output virtqueue并等待used completion或可用descriptor。Large write可能分段；blocking状态受host消费速度影响。

不能在持port state spinlock时copy_from_user或等待virtqueue。

7. Open/Close

Generic port通常限制单open语义。Open向host发送PORT_OPEN，close通知关闭并清理fasync/wait。

Host也可改变连接状态。Local open与host open是两层状态。

8. HVC

Console port注册hvc console/tty ops，用于：

• kernel boot log；
• guest login console；
• emergency output。

Console写不能依赖普通用户进程上下文，应避免不可控长阻塞。

9. Hot Unplug

Port remove：

mark removed
 -> remove from list
 -> device_destroy/cdev_del
 -> wake readers/writers
 -> flush work
 -> wait/open reference cleanup
 -> free buffers

Virtio device remove还需reset device、del vqs并注销major。

10. 安全

Host/hypervisor能：

• 注入console输入；
  -读取guest输出；
• 创建命名port；
• 触发hotplug；
  -控制backpressure。

机密数据不应无加密地经vport发送给不可信host。Udev按host提供name创建symlink时需防名称策略混淆。

11. RK3588

Rockchip主要defconfig未显式启用VIRTIO_CONSOLE。裸机RK3588通常使用UART console；只有作为虚拟机guest或特殊virtio transport环境才使用本驱动。

Host侧virtio backend也不在此文件中。