{
  "version": "1.1",
  "id": "packet-control-and-data-paths",
  "title": "control/setup path 는 QEMU 를 지나고 data path 는 backend 에 따라 QEMU 를 지나기도 안 지나기도 한다",
  "question": "설정하는 경로와 packet 이 흐르는 경로는 어디에서 갈라지고, 그 두 갈래 가운데 어느 쪽이 QEMU 사용자 공간을 지나는가",
  "type": "network",
  "direction": "LR",
  "audience": [
    "가상 머신 안의 요청이 느릴 때 계층을 가르려는 사람",
    "vhost-net 이 무엇을 우회하는지 확인하려는 사람"
  ],
  "summary": "virsh 에서 시작한 control/setup path 는 libvirt 와 QEMU 를 지나 virtio-net Device Model 에서 backend 를 설정하고, packet 이 흐르는 data path 는 TAP 에서 그 backend 둘 가운데 하나로 갈라져 vhost-net 쪽은 QEMU 사용자 공간을 지나지 않고 virtqueue 로 모인다.",
  "alt": "위쪽 줄은 virsh, libvirt, QEMU, virtio-net Device Model 로 이어지는 control/setup path 이고 아래쪽 줄은 Physical NIC 에서 TAP 까지 이어지는 data path 다. 두 줄이 vhost-net 과 QEMU virtio backend 에서 만나 virtqueue 를 지나 Guest 로 모이는 구성도.",
  "long_description": "왼쪽에서 오른쪽으로 읽는다. 위쪽 줄이 control/setup path 다. virsh 에서 libvirt 와 QEMU 를 지나 virtio-net Device Model 에 닿고, 그 device model 이 virtual NIC 생성과 feature negotiation, virtqueue 설정, vhost-net backend 설정을 맡는다. 아래쪽 줄이 data path 다. Physical NIC 에서 Physical NIC Driver 와 Linux Bridge, TAP 까지 온다. 두 줄은 네 번째 열 다음에서 만난다. device model 은 점선으로 backend 둘을 설정하고, TAP 은 실선으로 그 둘 가운데 실제로 쓰는 쪽에 packet 을 넘긴다. vhost-net 을 쓰면 packet 은 Host Kernel 안에서 처리돼 QEMU 사용자 공간을 지나지 않고, QEMU virtio backend 를 쓰면 같은 packet 이 QEMU 사용자 공간을 지난다. 어느 쪽이든 virtqueue 에서 만나 Guest 로 올라간다. 이 Host 가 둘 중 어느 backend 를 쓰고 있는지는 그림이 말하지 않는다.",
  "source_context": {
    "document": "docs/virtualization/final/document.md",
    "document_sha256": "8c4ecc64c8cea9a4450ed7131fdd9cb2048dc092b66cd969f6346ed77887c210",
    "anchor": {
      "kind": "heading",
      "value": "125. 최종 기준 구조",
      "line": 5695
    }
  },
  "composition": {
    "profile": "component-flow",
    "diagram_only": true,
    "reference_ids": [
      "payment-event-flow"
    ],
    "rationale": "이 절이 세운 것은 방향이 있는 경로 셋이고 그 셋이 같은 device model 과 같은 virtqueue 를 공유한다. SSOT 는 셋을 각각 따로 선 직선으로 적어 두어서 QEMU 가 control 에는 남고 data 에서는 빠질 수 있다는 사실이 한 장에 보이지 않는다. comparison 은 관계선을 지워도 뜻이 남는 자리에 쓰는 문법이라 여기서는 표가 되고, two-zone-pipeline 은 구역을 둘로 못 나눈다 — 여기 갈래는 경계가 아니라 backend 선택이 만든다. component-flow 는 갈라졌다 모이는 경로를 그대로 옮긴다.",
    "focus_node": "virtio-net-device-model"
  },
  "groups": [],
  "nodes": [
    {
      "id": "virsh",
      "label": "virsh",
      "kind": "cli",
      "role": "actor",
      "shape": "box",
      "details": [
        "User"
      ],
      "description": "VM/network 관리 CLI. packet datapath 에는 직접 참여하지 않는다.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5675,
          "end_line": 5675
        },
        {
          "start_line": 5700,
          "end_line": 5702
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "libvirt",
      "label": "libvirt",
      "kind": "service",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "description": "VM lifecycle 과 NIC/network configuration 을 관리한다.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5676,
          "end_line": 5676
        },
        {
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          "end_line": 5704
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "qemu",
      "label": "QEMU",
      "kind": "process",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "details": [
        "Host Userspace"
      ],
      "description": "실제로 실행되는 프로세스. 이 안에 virtio-net device model 이 있다.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5679,
          "end_line": 5679
        },
        {
          "start_line": 5706,
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        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "virtio-net-device-model",
      "label": "virtio-net Device Model",
      "kind": "service",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "emphasis": "primary",
      "details": [
        "virtual NIC 생성",
        "feature negotiation",
        "virtqueue 설정",
        "vhost-net backend 설정"
      ],
      "description": "control/setup path 가 닿는 자리. 장치를 만들고 backend 를 연결한다.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5679,
          "end_line": 5679
        },
        {
          "start_line": 5708,
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        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "physical-nic",
      "label": "Physical NIC",
      "kind": "hardware",
      "role": "source",
      "shape": "box",
      "description": "밖에서 온 packet 이 처음 닿는 하드웨어.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5719,
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        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "physical-nic-driver",
      "label": "Physical NIC Driver",
      "kind": "driver",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "description": "그 하드웨어를 제어하는 Host kernel driver.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5687,
          "end_line": 5687
        },
        {
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        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "linux-bridge",
      "label": "Linux Bridge /\nRouting / NAT",
      "kind": "network",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "description": "L2 software switch 와 L3 routing, 주소 변환이 놓이는 자리.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5685,
          "end_line": 5686
        },
        {
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          "end_line": 5725
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "tap",
      "label": "TAP",
      "kind": "network",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "details": [
        "Host-side interface"
      ],
      "description": "VM 의 Ethernet frame 과 Host Linux networking 을 잇는 접점.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5684,
          "end_line": 5684
        },
        {
          "start_line": 5727,
          "end_line": 5727
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "vhost-net",
      "label": "vhost-net",
      "kind": "kernel",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "details": [
        "Host Kernel"
      ],
      "description": "반복되는 packet datapath 를 Host kernel 에서 처리하는 backend.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5682,
          "end_line": 5682
        },
        {
          "start_line": 5729,
          "end_line": 5729
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "qemu-virtio-backend",
      "label": "QEMU virtio backend",
      "kind": "process",
      "role": "service",
      "shape": "box",
      "details": [
        "QEMU Userspace"
      ],
      "description": "vhost-net 을 쓰지 않을 때 datapath backend 를 맡는 쪽.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5681,
          "end_line": 5681
        },
        {
          "start_line": 5755,
          "end_line": 5755
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "virtqueue",
      "label": "virtqueue",
      "kind": "queue",
      "role": "queue",
      "shape": "box",
      "details": [
        "shared queue"
      ],
      "description": "Guest 와 Host backend 가 I/O buffer 를 주고받는 descriptor 기반 공유 큐.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5680,
          "end_line": 5680
        },
        {
          "start_line": 5731,
          "end_line": 5731
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "guest",
      "label": "Guest",
      "kind": "service",
      "role": "sink",
      "shape": "box",
      "details": [
        "virtio-net Frontend Driver",
        "Guest TCP/IP Stack",
        "Socket",
        "Keycloak"
      ],
      "description": "packet 이 올라가 애플리케이션 socket 에 닿는 쪽.",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5677,
          "end_line": 5678
        },
        {
          "start_line": 5733,
          "end_line": 5739
        }
      ],
      "assumption": false
    }
  ],
  "edges": [
    {
      "id": "virsh-to-libvirt",
      "from": "virsh",
      "to": "libvirt",
      "label": "Control / Setup",
      "kind": "control",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5675,
          "end_line": 5676
        },
        {
          "start_line": 5697,
          "end_line": 5704
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "libvirt-to-qemu",
      "from": "libvirt",
      "to": "qemu",
      "label": "NIC config",
      "kind": "control",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5676,
          "end_line": 5676
        },
        {
          "start_line": 5704,
          "end_line": 5706
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "qemu-to-device-model",
      "from": "qemu",
      "to": "virtio-net-device-model",
      "label": "QEMU process",
      "kind": "control",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5679,
          "end_line": 5679
        },
        {
          "start_line": 5706,
          "end_line": 5708
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "nic-to-driver",
      "from": "physical-nic",
      "to": "physical-nic-driver",
      "label": "Ethernet Frame",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5684,
          "end_line": 5684
        },
        {
          "start_line": 5721,
          "end_line": 5723
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "driver-to-bridge",
      "from": "physical-nic-driver",
      "to": "linux-bridge",
      "label": "L2 forwarding",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5685,
          "end_line": 5685
        },
        {
          "start_line": 5723,
          "end_line": 5725
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "bridge-to-tap",
      "from": "linux-bridge",
      "to": "tap",
      "label": "Ethernet Frame",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5684,
          "end_line": 5684
        },
        {
          "start_line": 5725,
          "end_line": 5727
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "setup-vhost-backend",
      "from": "virtio-net-device-model",
      "to": "vhost-net",
      "label": "vhost-net backend 설정",
      "kind": "control",
      "style": "dashed",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5713,
          "end_line": 5713
        },
        {
          "start_line": 5729,
          "end_line": 5729
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "setup-qemu-backend",
      "from": "virtio-net-device-model",
      "to": "qemu-virtio-backend",
      "label": "",
      "kind": "control",
      "style": "dashed",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5681,
          "end_line": 5681
        },
        {
          "start_line": 5713,
          "end_line": 5713
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "tap-to-vhost",
      "from": "tap",
      "to": "vhost-net",
      "label": "vhost-net 사용",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5716,
          "end_line": 5716
        },
        {
          "start_line": 5727,
          "end_line": 5729
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "tap-to-qemu-backend",
      "from": "tap",
      "to": "qemu-virtio-backend",
      "label": "",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5742,
          "end_line": 5742
        },
        {
          "start_line": 5753,
          "end_line": 5755
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "vhost-to-virtqueue",
      "from": "vhost-net",
      "to": "virtqueue",
      "label": "Data Path",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5716,
          "end_line": 5716
        },
        {
          "start_line": 5729,
          "end_line": 5731
        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "qemu-backend-to-virtqueue",
      "from": "qemu-virtio-backend",
      "to": "virtqueue",
      "label": "Data Path",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5742,
          "end_line": 5742
        },
        {
          "start_line": 5755,
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        }
      ],
      "assumption": false
    },
    {
      "id": "virtqueue-to-guest",
      "from": "virtqueue",
      "to": "guest",
      "label": "frontend",
      "kind": "data",
      "style": "solid",
      "evidence": [
        {
          "start_line": 5677,
          "end_line": 5677
        },
        {
          "start_line": 5731,
          "end_line": 5739
        }
      ],
      "assumption": false
    }
  ],
  "legend": [],
  "metadata": {
    "rationale": "이 절이 세운 것은 control/setup path와 두 data path가 device model·backend·virtqueue에서 갈라지고 다시 만나는 구조다. component-flow와 LR를 사용하면 이 관계를 상자 충돌 없이 보존한다. NIC config는 NIC/network configuration의 축약이고 frontend는 도착 노드의 virtio-net Frontend Driver를 반복하지 않기 위한 edge 축약이다. backend 선택이라는 핵심 의미와 QEMU userspace 우회 여부는 node/edge 구조로 그대로 남는다."
  }
}