IOMMU配置过程

Linux 5.4.233 内核中 iommu_map 函数实现深度分析

iommu_map 是 Linux 内核中用于建立 IOVA（I/O 虚拟地址）到物理地址映射 的核心函数，其实现涉及 IOMMU 硬件操作、页表管理和内存保护机制。以下基于 5.4.233 内核源码进行详细解析：

---

1. 函数定义与参数

函数位于 drivers/iommu/iommu.c：

int iommu_map(struct iommu_domain *domain, unsigned long iova,
              phys_addr_t paddr, size_t size, int prot)

• domain：IOMMU 域，包含硬件特定的页表信息。
• iova：设备使用的虚拟地址起始位置。
• paddr：物理地址起始位置。
• size：映射的内存区域大小。
• prot：保护标志（如 IOMMU_READ、IOMMU_WRITE）。

---

2. 实现流程分析

(1) 参数合法性校验

if (!domain || !domain->ops->map)
    return -EINVAL;

if (size & ~PAGE_MASK)
    return -EINVAL; // 检查 size 是否页对齐

• 确保 domain 有效且支持映射操作。
• 映射大小必须是页对齐的（4KB/2MB/1GB）。

(2) 计算页表粒度和映射次数

size_t mapped = 0;
while (mapped < size) {
   
   
    // 尝试以最大支持的页大小（如 1GB）进行映射
    size_t pgsize = iommu_pgsize(domain, paddr, iova, size - mapped);
    // 调用具体 IOMMU 驱动的 map 方法
    ret = domain->ops->map(domain, iova + mapped, paddr + mapped,
                           pgsize, prot);
    if (ret)
        break;
    mapped += pgsize;
}

• 页粒度选择：通过 iommu_pgsize() 选择当前硬件支持的最大页大小（优化页表项数量）。
• 循环映射：若映射失败（如部分区域已被占用），则尝试更小的页粒度。

(3) 底层驱动映射操作

以 Intel IOMMU (VT-d) 为例（drivers/iommu/intel-iommu.c）：

static int intel_iommu_map(...) {
   
   
    // 获取页表地址
    struct dmar_domain *dmar_domain = to_dmar_domain(domain);
    // 操作页表项
    return __domain_mapping(dmar_domain, iova, paddr, size, prot);
}

• 页表遍历：通过多级页表（如 4 级页表）查找或创建对应的页表项。
• 更新页表项：将 iova 映射到 paddr，并设置权限位（读/写/缓存等）。

(4) 错误处理与回滚