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解惑IOMMU
IOMMU是个硬件单元 IOMMU和MMU一样是个硬件单元，通常是实现在北桥之中，现在北桥通常被集成进SOC中，所以IOMMU通常都放在SOC内部了。 在SOC上可能有一个或多个IOMMU硬件单元，例如多路服务器上可能集成有多个IOMMU硬件单元。 每个IOMMU硬件单元负责管理挂载到它所在的PCIe Root Port下所有设备的DMA请求。 IOMMU对虚拟化的支持 IOMMU还有一个重要的功能就是加入了对虚拟化的支持，就是文章一开头提到的设备Passthrough。 IOMMU Group 在虚拟化设备透传时还涉及到PCI设备的iommu group分组问题。 根据IOMMU拓扑结构，一个iommu group里可能有一个或多个设备。 另外PCI总线上的设备都归一个iommu group。最后同一个iommu group中所有的设备将会共享一个IOVA地址空间。 关于IOMMU的介绍以及在虚拟化中的作用就介绍这些。
8.8K32编辑于 2023-03-27 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(八)-vIOMMU
iommu硬件单元，意思就是qemu没有模拟出iommu硬件单元，把模拟的iommu称为虚拟的iommu，就是viommu。 qemu最早支持intel-iommu和iommu=smmuv3，后来有virtio-iommu，又演化出vhost-iommu，把virtio-iommu部分功能拿到内核来实现。 整体上分为full emulated和hardware assisted emulation，full emulation就是virtio-iommu，纯软件实现iommu的所有功能，性能低，但virtio 再重试刚才的request，这样的好处就是软件通用，代码都在IOMMU驱动中，device硬件要配合IOMMU硬件，整体上来说对硬件的要求很高。 好的，到此IOMMU系列写完，希望对大家有用。 参考文献 IOMMU Userspace API vt-d 3.2 spec
1.4K11编辑于 2022-04-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(四)-dma remapping
惠伟：IOMMU(三)-初始化zhuanlan.zhihu.com DMA remapping就是在DMA的过程中IOMMU进行了一次转换，MMU把CPU的虚拟地址(va)转换成物理地址(pa)，IOMMU 的作用就是把DMA的虚拟地址(iova)转换成物理地址(pa)，MMU转换时用到了pagetable，IOMMU转换也要用到io pagetable，两者都是软件负责创建pagetable，硬件负责转换 IOMMU的作用就是限制DMA可操作的物理内存范围，当一个PCI设备passthrough给虚拟机后，PCI设备DMA的目的地址是虚拟机指定的，必须要有IOMMU限制这个PCI设备只能操作虚拟机用到的物理内存 io pagetable IOMMU的pagetable和MMU的pagetable一模一样，转换方式也一样，都支持4KB/2M/1G大小的page，都支持4级和5级页表，4级和5级的区别就是va/iova IOMMU工作模式 intel vt-d iommu可以工作于legacy和scale模式。
2.9K31发布于 2021-05-13 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(六)-post interrupt
vt-d post interrupt IOMMU硬件单元也可以借用post interrupt机制把passthrough设备产生的中断直接投递到虚拟机中，不需要虚拟机exit出来，不需要VMM软件介入 interrupt remapping格式变成post interrupt格式，IRTE中内容也变了，它中存放post interrupt descriptor的地址和虚拟中断vector，物理中断到了IOMMU vt-d posted interrupt就是IOMMU硬件单元更新了vcpu的post interrupt descriptor。 但vt-d相比vt-x就弱智多了，一个vcpu有没有运行，运行在哪个物理cpu上，这个vcpu可不可以接收中断，或者vcpu从一个物理cpu迁移到另一个物理cpu，vt-d IOMMU都不能自己判断，只能通过 kvm告诉它，所以kvm就把这些信息写到post interrupt descriptor的其它位中，IOMMU来读，这些位就是SN，NDST和NV。
2.2K11编辑于 2022-04-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(五)-interrupt remmaping
惠伟：IOMMU(四)-dma remappingzhuanlan.zhihu.com MSI 通过DMA写物理地址0x0FEE_XXXX来产生中断，PCI config space中有MSI Address irq_remap_enable_fault_handling └─enable_drhd_fault_handling linux中断处理子系统有两个很重要的概念就是irq_chip和irq_domain，IOMMU 虽然函数名字有pi(post interrupt)，但硬件不支持post interrupt的情况也可以搞定，kvm调用irq_set_vcpu_affinity时参数vcpu_info设置为空即可，这样IOMMU intel_ir_set_vcpu_affinity └─modify_irte kvm的物理中断号来自于vfio，vfio_msi_set_vector_signal向系统申请物理中断号，传递给kvm，当外设触发中断后，IOMMU
1.9K01发布于 2021-05-14 - 来自专栏frytea
Debian 开启 IOMMU 支持
Debian 开启 IOMMU 支持# vi /etc/default/grub 找到 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet" 修改为 intel: GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT ="quiet intel_iommu=on" AMD: GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet amd_iommu=on" 保存并退出，输入以下命令： update-grub
1.2K30编辑于 2023-10-21 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(八)-vIOMMU
iommu硬件单元，意思就是qemu没有模拟出iommu硬件单元，把模拟的iommu称为虚拟的iommu，就是viommu。 qemu最早支持intel-iommu和iommu=smmuv3，后来有virtio-iommu，又演化出vhost-iommu，把virtio-iommu部分功能拿到内核来实现。 整体上分为full emulated和hardware assisted emulation，full emulation就是virtio-iommu，纯软件实现iommu的所有功能，性能低，但virtio 再重试刚才的request，这样的好处就是软件通用，代码都在IOMMU驱动中，device硬件要配合IOMMU硬件，整体上来说对硬件的要求很高。 好的，到此IOMMU系列写完，希望对大家有用。 参考文献 IOMMU Userspace API vt-d 3.2 spec
2.8K31发布于 2021-08-26 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(二)-从配置说起
enable vt-d 意思很明确，BIOS收集IOMMU硬件相关的信息以及它和PCI设备连接关系的信息，通过ACPI的表上报给操作系统 intel_iommu=on 用intel_iommu驱动来驱动 IOMMU硬件单元，IOMMU硬件有intel/amd/arm的等，我们一般用intel的硬件，当然用intel的iommu驱动了。 kvm_iommu_map_pages └─iommu_map └─intel_iommu_map(domain->ops->map) └─domain_pfn_mapping 总结 iommu=pt并不会影响kvm/dpdk/spdk的性能，这三者本质上都是用户态驱动，iommu=pt只会影响内核驱动，能让内核驱动设备性能更高。 补充 kvm一定要用intel_iommu=on，DPDK/SPDK如果绑定vfio-pci那也一定要求intel_iommu=on，如果绑定uio/igb_uio那么就不需要intel_iommu=on
2.6K31编辑于 2022-04-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(五)-interrupt remmaping
irq_remap_enable_fault_handling └─enable_drhd_fault_handling linux中断处理子系统有两个很重要的概念就是irq_chip和irq_domain，IOMMU 虽然函数名字有pi(post interrupt)，但硬件不支持post interrupt的情况也可以搞定，kvm调用irq_set_vcpu_affinity时参数vcpu_info设置为空即可，这样IOMMU intel_ir_set_vcpu_affinity └─modify_irte kvm的物理中断号来自于vfio，vfio_msi_set_vector_signal向系统申请物理中断号，传递给kvm，当外设触发中断后，IOMMU
1.4K12编辑于 2022-04-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(七)-vfio and mdev
dev -r--r--r--. 1 root root 4096 May 28 10:31 /sys/class/vfio/81/dev vfio group不是凭空造出的一个概念，vfio group和IOMMU 硬件的group紧密相关，所以vfio还有一个重要的函数就是vfio_register_iommu_driver，vfio_iommu_type1.ko就调用这个函数给vfio注册了操作IOMMU的ops ，一个设备DMA用到的pagetable就可以通过这个ops配置到IOMMU中。
4.8K31发布于 2021-05-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(六)-post interrupt
惠伟：IOMMU(五)-interrupt remmapingzhuanlan.zhihu.com post interrupt post interrupt是intel提供的一种硬件机制，不用物理cpu vt-d post interrupt IOMMU硬件单元也可以借用post interrupt机制把passthrough设备产生的中断直接投递到虚拟机中，不需要虚拟机exit出来，不需要VMM软件介入 ，IOMMU硬件单元直接IRTE中虚拟中断vector写到post interrupt descriptor中pir对应的位，然后给vcpu所在的物理cpu发送一个中断，中断号就是post interrupt vt-d posted interrupt就是IOMMU硬件单元更新了vcpu的post interrupt descriptor。 kvm告诉它，所以kvm就把这些信息写到post interrupt descriptor的其它位中，IOMMU来读，这些位就是SN，NDST和NV。
2.7K40发布于 2021-05-18 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(四)-dma remapping
DMA remapping就是在DMA的过程中IOMMU进行了一次转换，MMU把CPU的虚拟地址(va)转换成物理地址(pa)，IOMMU的作用就是把DMA的虚拟地址(iova)转换成物理地址(pa)， MMU转换时用到了pagetable，IOMMU转换也要用到io pagetable，两者都是软件负责创建pagetable，硬件负责转换。 IOMMU的作用就是限制DMA可操作的物理内存范围，当一个PCI设备passthrough给虚拟机后，PCI设备DMA的目的地址是虚拟机指定的，必须要有IOMMU限制这个PCI设备只能操作虚拟机用到的物理内存 io pagetable IOMMU的pagetable和MMU的pagetable一模一样，转换方式也一样，都支持4KB/2M/1G大小的page，都支持4级和5级页表，4级和5级的区别就是va/iova IOMMU工作模式 intel vt-d iommu可以工作于legacy和scale模式。
3.2K11编辑于 2022-04-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(七)-vfio and mdev
dev -r--r--r--. 1 root root 4096 May 28 10:31 /sys/class/vfio/81/dev vfio group不是凭空造出的一个概念，vfio group和IOMMU 硬件的group紧密相关，所以vfio还有一个重要的函数就是vfio_register_iommu_driver，vfio_iommu_type1.ko就调用这个函数给vfio注册了操作IOMMU的ops ，一个设备DMA用到的pagetable就可以通过这个ops配置到IOMMU中。
3K21编辑于 2022-04-28 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(三)-初始化
惠伟：IOMMU(一)-简单介绍zhuanlan.zhihu.com 惠伟：IOMMU(二)-从配置说起zhuanlan.zhihu.com BIOS收集IOMMU相关的信息，通过ACPI中的特定表组织数据 驱动 内核编译的时候生成IOMMU相关的数据结构，所有IOMMU厂商注册自己的IOMMU硬件的detect/depend/early_init/late_init函数，intel注册了detect_intel_iommu iommu_init符值intel_iommu_init。 | └─iommu_alloc_root_entry ├─for_each_active_iommu | ├─iommu_flush_write_buffer | └─iommu_set_root_entry 的si，如果内核参数iommu=nopt就是类型为IOMMU_DOMAIN_DMA的domain，内核参数没有iommu，默认为IOMMU_DOMAIN_IDENTITY。
2.7K02发布于 2021-04-27 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(二)-从配置说起
，内核参数配置intel_iommu=on iommu=pt 好多人对这些配置很疑惑，不知道这些配置的是做什么的，配或者不配对性能有什么影响。 enable vt-d 意思很明确，BIOS收集IOMMU硬件相关的信息以及它和PCI设备连接关系的信息，通过ACPI的表上报给操作系统 intel_iommu=on 用intel_iommu驱动来驱动 IOMMU硬件单元，IOMMU硬件有intel/amd/arm的等，我们一般用intel的硬件，当然用intel的iommu驱动了。 kvm_iommu_map_pages └─iommu_map └─intel_iommu_map(domain->ops->map) └─domain_pfn_mapping 补充 kvm一定要用intel_iommu=on，DPDK/SPDK如果绑定vfio-pci那也一定要求intel_iommu=on，如果绑定uio/igb_uio那么就不需要intel_iommu=on
8.8K03发布于 2021-04-27 - 来自专栏虚拟化笔记
IOMMU(三)-初始化
驱动 内核编译的时候生成IOMMU相关的数据结构，所有IOMMU厂商注册自己的IOMMU硬件的detect/depend/early_init/late_init函数，intel注册了detect_intel_iommu 来检测自己的IOMMU，其它函数都为NULL，finish为0表示检测到自己就不用再检测其它IOMMU硬件了。 iommu_init符值intel_iommu_init。 | └─iommu_alloc_root_entry ├─for_each_active_iommu | ├─iommu_flush_write_buffer | └─iommu_set_root_entry 的si，如果内核参数iommu=nopt就是类型为IOMMU_DOMAIN_DMA的domain，内核参数没有iommu，默认为IOMMU_DOMAIN_IDENTITY。
1.6K21编辑于 2022-04-28 - 来自专栏人人都是极客
没有IOMMU的DMA操作
我们知道DMA通常需要访问连续的物理内存，除非设备支持iommu，当设备不支持iommu的话可以用以下方式： 在内核启动时为设备保留内存 将MMU内嵌到设备中，如GPU 这里GPU MMU的方式算是个例外 = { .alloc = __iommu_alloc_attrs, .free = __iommu_free_attrs, .mmap = __iommu_mmap_attrs, .get_sgtable = __iommu_get_sgtable, .map_page = __iommu_map_page, .unmap_page = __iommu_unmap_page, .map_sg = __iommu_map_sg_attrs, .unmap_sg = __iommu_unmap_sg_attrs, .sync_single_for_cpu = __iommu_sync_single_for_cpu = iommu_dma_unmap_resource, .mapping_error = iommu_dma_mapping_error, }; 非iommu的话即调用__dma_alloc： static
3.5K12发布于 2021-04-13 - 来自专栏LINUX阅码场
ARM SMMU的原理与IOMMU
2.2 smmu 与 iommu关系 2.2.1 两者的结构关系 smmu 和 iommu 是何种关系呢？ 2.3 dma iova 与iommu dma 和 iommu 息息相关，iommu的产生其实很大的原因就是避免dma的时候直接使用物理地址而导致的不安全性，所以就产生了iova, 我们在调用dma alloc 在__iommu_alloc_attrs函数中调用iommu_dma_alloc函数来完成iova和pa的分配与映射； iommu_dma_alloc->__iommu_dma_alloc_pages, 函数__iommu_dma_alloc_pages中完成的任务是页面分配，iommu_dma_alloc_iova完成的就是iova的分配，最后iommu_map_sg即可完成iova到pa的映射； linux ，来进行全局的tlb的刷新，smmu无需执行太多的指令了； 2.4 smmu和iommu的bypass 方式一：将iommu 给彻底给bypass掉，linux 提供了iommu.passthrough
6.6K23发布于 2020-10-10 - 来自专栏虚拟化笔记
DMA和IOMMU(一)-简单介绍
IOMMU 类同于MMU，对DMA做地址翻译，用来解决DMA的安全性问题，DMA API同时肩负起了设置IOMMU的职责。 其实IOMMU更大的用处在于用户态驱动，如DPDK和qemu，用于qemu passthrough能更好的理解IOMMU的作用，guest发起DMA时设置的地址是guest_phy_addr，qemu拿到 vfio再给iommu建立表项，如果DMA要和guest_phy_addr交换数据，就和host_dma_phy_addr交换数据，iommu中有个iova，其实这个iova在这儿就是guest_phy_addr kvm device passthrough老方法 kvm_iommu_map_pages └─iommu_map └─intel_iommu_map(domain->ops->map) └─vfio_pin_map_dma └─vfio_iommu_map └─iommu_map └─intel_iommu_map
7.6K13发布于 2021-02-24 内存管理五大技术概念：MMU、IOMMU、MMIO、mmap、ioremap
一、MMU 和 IOMMU MMU（Memory Management Unit）和IOMMU（Input-Output Memory Management Unit）都是基于页表的、用于实现地址空间隔离和转换的硬件单元 2.IOMMU IOMMU出现在1990年代，1992年SUN的《sun4m Architecture Porting Guide》文档中描述了他们的I/O MMU和 I/O Cache技术，2000年代中期 IOMMU在不同平台上有不同的叫法。 在X86平台上：AMD称其为 I/O Virtualization（IOMMU），而Intel称其为VT-d；在ARM平台上称其为SMMU；在RISC-V直接称其为IOMMU。 IOMMU曾经是被放置在独立的芯片比如北桥中，后面，随着CPU集成度的提高，IOMMU的位置也顺势封装到了CPU芯片内部，但位于计算核心之外，紧挨着集成进来的PCIe等I/O控制器。
1.8K10编辑于 2025-12-16
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