IO MMU及其优缺点

发布时间 2023-07-15 21:31:08作者: KouweiLee

IO MMU

Input–output memory management unit - Wikipedia

IOMMU是一个连接DMA总线和主存的内存管理单元。它将外设虚拟地址映射为主存的物理地址。

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优点

相比DMA的优点为:

  1. 主存中可以分配大片不连续的内存,IOMMU可以将外设连续的虚拟地址映射到离散的物理地址中

  2. 当外设由于地址空间不够长,不支持直接对整个物理地址空间取址时,通过IOMMU仍然可以对整个物理内存取址

  3. 可以防止恶意外设进行攻击,或者错误外设尝试错误地数据传输。OS是控制MMU和IOMMU的唯一控制者,IO MMU的映射表对外设不可见。

  4. 虚拟化:当客户机使用硬件外设时,硬件可能是通过DMA直接访问内存(硬件通过DMA发出物理地址),但由于硬件只知道guest物理地址,但不知道host物理地址,也不知道guest物理地址到host物理地址的映射关系,可能会造成错误。如果hypervisor干预IO操作来实现映射则可以避免这个问题,但会带来IO操作的延时。

    IOMMU可以很好地解决这个问题,通过将硬件请求的guest物理地址重映射到host物理地址。

缺点

相比DMA的缺点是:

  1. IOMMU地址翻译和管理会带来性能开销
  2. IO页表会带来内存开销