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VHCI 虚拟主机控制器与导入路径

VHCI 虚拟主机控制器与导入路径

1. HCD注册

vhci_hcd.c为每个配置的controller创建一个vhci_hcd.N平台设备。Probe依次：

  1. usb_create_hcd()创建primary USB2 HCD；
  2. usb_add_hcd()注册USB2 Root Hub；
  3. usb_create_shared_hcd()创建USB3 shared HCD；
  4. usb_add_hcd()注册USB3 Root Hub；
  5. 第一个primary HCD创建sysfs控制属性。

它没有MMIO、IRQ和DMA硬件，所有端口状态及传输完成由软件维护。

2. HCD接口

vhci_hc_driver实现：

  • start/stop；
  • urb_enqueue/urb_dequeue；
  • hub_status_data/hub_control；
  • bus_suspend/bus_resume；
  • alloc_streams/free_streams；
  • get_frame_number。

get_frame_number()仍报告未实现；PM代码也有明确FIXME。依赖精确frame或真实Host调度的驱动需谨慎。

3. 虚拟Root Hub

每个USB2和USB3 Root Hub分别有VHCI_HC_PORTS个端口。port_status[]模拟：

  • connection/change；
  • enable/suspend/reset；
  • power；
  • low/full/high/super speed。

Attach成功调用rh_port_connect()设置连接与变化位，再调用usb_hcd_poll_rh_status()。USB Core的Hub线程随后走标准枚举，读取远端设备descriptor并创建本地usb_device。

4. Attach sysfs

用户态向attach写四个整数：

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port sockfd devid speed

内核：

  • 将全局port映射到controller、USB2/USB3 HCD和rhport；
  • 验证speed与Hub类型匹配；
  • sockfd_lookup()取得stream socket；
  • 创建vhci_rx与vhci_tx线程；
  • 设置远端devid和连接状态；
  • 模拟Root Hub connect。

status/status.N输出hub类型、port、状态、speed、devid、sockfd和本地busid。源码特意不输出socket内核指针，避免地址泄漏。

5. URB enqueue

本地class driver提交URB后：

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vhci_urb_enqueue
 -> validate vdev/status/buffer
 -> usb_hcd_link_urb_to_ep
 -> allocate vhci_priv
 -> seqnum = atomic_inc
 -> urb->hcpriv = priv
 -> add priv_tx
 -> wake vhci_tx

TX线程从priv_tx取请求，组装CMD_SUBMIT并发送；成功后转入priv_rx等待完成。OUT数据随请求发送，IN只发送期望长度。

枚举阶段对地址0设备的SET_ADDRESS由VHCI本地完成，并将状态从VDEV_ST_NOTASSIGNED转为VDEV_ST_USED，该请求不上网；其它descriptor/control URB仍通过远端取得。

6. Completion

vhci_rx_loop()收到RET_SUBMIT后：

  1. 按seqnum从priv_rx找到vhci_priv；
  2. 解包status、actual length和ISO结果；
  3. 接收IN payload；
  4. 清除urb->hcpriv并从endpoint unlink；
  5. usb_hcd_giveback_urb()。

从class driver角度，这与真实HCD异步完成没有API区别，但完成时延由网络和服务端HCD共同决定。

7. URB dequeue

若请求尚在priv_tx、还未发出，可本地移除并立即giveback。若已在priv_rx，创建vhci_unlink：

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new unlink seqnum + target submit seqnum
 -> unlink_tx
 -> CMD_UNLINK
 -> RET_UNLINK / RET_SUBMIT race resolution

必须同时处理“取消回复先到”和“原URB已完成”两种顺序，确保每个URB只giveback一次。

8. Detach和网络错误

detach写port号，触发VDEV_EVENT_DOWN。EH关闭socket、停止线程、将所有未完成URB以-ENODEV完成，清空unlink链表并模拟Root Hub disconnect。

网络错误不会透明重连。重新attach会产生一次新的USB枚举，原class device实例已经销毁。

9. 容量

默认1个controller、USB2和USB3 Root Hub各8口，nports共16个全局端口位置；设备按speed分配到对应Hub。Kconfig可扩大controller和每类Hub的端口数量，但会增加静态对象、sysfs输出和并发连接资源。

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