浅谈IOMMU寻址方式
文章目录
1. 背景
- 1st level translation
- 2nd level translation
- Nested translation
- Pass-through translation
如果没有太多背景知识的话，对于这四种IOMMU寻址方式，读者可能很难理解。因此，在接下来的内容中，将用MMU、EPT中的寻址方式与IOMMU做类比，便于读者理解。
2. IOMMU寻址方式
Pass-through translation
在host上，传统的DMA不用IOMMU，指定的地址即为HPA。
这个case类比于host刚刚启动，进入实模式时，CPU不用MMU，指定的地址即为HPA。
2nd level translation
将device pass-thru给guest时，guest中的DMA并未使用IOMMU，因此，在guest中，DMA指定的地址即为GPA。此时，Hypervisor需要在IOMMU页表中建立GPA到HPA的映射。
这个case类比于vCPU在non-root中进入实模式时，CPU寻址用的就是GPA，Hypervisor需要在EPT页表中建立GPA到HPA的映射。
1st level translation
在host上的DPDK或者SPDK用户态驱动（基于VFIO框架），DMA中指定的地址是HVA，IOMMU页表中填充的是HVA到HPA的映射。
这个case类比于host上已经开启了paging，CPU寻址用的是HVA，MMU页表中填充的是HVA到HPA的映射。
Nested translation
将device pass-thru给guest时，guest运行了DPDK这样的用户态驱动，此时，在guest中，DMA指定的地址是GVA。此刻，IOMMU寻址用到的就是Nested translation了，1st level translation完成GVA到GPA的映射，2nd level translation完成GPA到HPA的映射。
这个case类比于vCPU在non-root下寻址时，已经开启了paging，此时CPU指定的地址是GVA。CPU寻址用的也是嵌套页表，guest中的页表完成GVA到GPA的映射，EPT页表完成GPA到HPA的映射。
3. 总结
安利下类比思维:通过相似事物之间的对比，可以让我们能够更好地理解新的事物和概念。
假设读者对MMU、EPT页表有着很深的理解，此刻，将它们与IOMMU的页表进行类比，读者就能很快理解IOMMU页表了！抓住关键要点：MMU、EPT页表解决的是CPU侧的寻址，而IOMMU页表解决的是device侧（即DMA）的寻址！
参考资料：