Virtio/Vhost是什麼
Vhost/Virtio是一種半虛擬化的設備抽象接口規範， 在Qemu和KVM中的得到了廣泛的應用，在客戶機操作系統中實現的前端驅動程序一般直接叫Virtio， 在宿主機實現的後端驅動程序稱爲Vhost。與宿主機純軟件模擬I/O相比，virtio可以獲得很好的性能，在數據中心中得到了廣泛的應用。
Vhost有兩種實現：內核態和用戶態
內核態實現
vhost_net將部分的Virtio驅動從用戶空間(其實是QEMU中)移到了kernel中，從而跳過QEMU，減少QEMU和內核之間的上下文切換開銷，從而提升網絡IO的性能。
通過在內核態增加了一個vhost驅動，與virtio相比，只需要進行一次用戶態內核態切換（因爲內核態的vhost-net.ko可以直接訪問內核態的TAP設備，少了一次切換），另外，由於引入vhost技術共享了虛擬機的網卡緩衝區也省了一次數據拷貝（vhost-net.ko充當vhost backend，kvm.ko充當vhost client）。
用戶態實現
vhost_user是將vhost_net驅動移動到用戶態來實現零切換和零拷貝，從而進一步提升性能。一些實現了vhost backend的交換機(如snabbswitch)直接在用戶態從vhost共享的虛擬機網卡緩存區virtio-ring中把網絡數據進行讀取，然後snabbswtich又實現了SR-IOV的物理網卡驅動直接將讀到的虛擬機網絡數據送到物理網卡上，從而大大提升了性能。
DPDK的實現
dpdk對虛擬化環境也是一個逐步支持的過程，不同的版本實現的功能不盡相同，具體的發展歷程可以參考下圖：
從最初版本的guest virtio PMD + kernel vhost_net發展至今，主機端實現用戶態的vhost user，guest端採用virtio PMD。架構已經基本定型，後期的工作主要集中在性能優化和穩定性兩個方面。用戶態的vhost其原理和內核態的vhost-net類似，實現了用戶態API，卸載了QEMU在Virtio-net上所承載的虛擬隊列功能，同時基於QEMU共享內存空間、虛擬化隊列的訪問地址和事件文件描述符，使得vhost能夠進行報文處理以及與guest通信。
DPDK的vhost包含的基本功能有：
- virtio-net網絡設備管理，包括設備的創建和銷燬
- 虛擬隊列中描述符列表、可用環表和已用環表在vhost進程的虛擬地址空間的映射和解除，以及實際的數據報文緩衝區的映射和解除
- 收到報文時，通知guest；發送報文時，接收來自guest的消息通知
- 虛擬隊列和實際的物理網卡間的報文交換。可使用VMDQ機制對報文進行分類和排序，避免軟件方式的報文交換
- virtio-net後端設備的實現以及部分新特性實現：如支持多隊列，TSO，支持巨型幀等等
先看下OVS+DPDK的概念，傳統的vSwitch要使用kernel來完成轉發面的實現以及和物理NIC的對接；在OVS+DPDK方案中，完全bypass 內核，通過dpdk + PMD來實現之前kernel提供的功能，從而將所有的功能都一直到用戶態來實現。
基於這樣的方案來實現的VNFs示意圖就可以如下：
擴散：
當然除了上述VNFs部署方式，還可以採用下面的方式來部署：
這種部署方式需要NIC支持SR-IOV，同時在VNF中運行VF PMD。 這種方式的優點是性能高，相當於直接從物理網卡中讀取報文；缺點是對硬件有依賴，而且動態遷移比較麻煩。
來比較下在雲環境不同實現方式路徑（性能從左到右逐漸提升）：
參考鏈接：https://www.redhat.com/en/blog/boosting-nfv-datapath-rhel-openstack-platform