什么是IOMMU

最新推荐文章于 2025-06-10 10:05:11 发布
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IOMMU：input/output memory management unit。

Device的IOMMU类似于CPU的MMU。


对IOMMU的支持主要有两个原因，一个是对老设备的支持，另外一个是对scatter/gather的支持。

现有的VMM必须使用模拟设备将来自客户操作系统的驱动程序路由到VMM。这样做是为了管理对共同内存空间的访问，并闲置对内核模式驱动程序的真实设备访问。AMD的IOMMU设计消除了这些限制，提供DMA地址转换、对设备读取和写入的权限检查。有了IOMMU，客户操作系统中一个未经修改的驱动程序可以直接访问它的目标设备，避免了通过VMM运行产生的开销以及设备模拟。VMM将能够利用IOMMU硬件从运行在客户操作系统上的软件对物理设备的更快速、更直接以及更安全的访问。

IOMMU还加入了对虚拟化的支持：DMA Remapping和Interrupt Remapping。


IOMMU需要CPU支持，并在主板中启用。

AMD has published a specification for IOMMU technology in the HyperTransport architecture.

Intel has published a specification for IOMMU technology as Virtualization Technology for Directed I/O, abbreviated VT-d.

如果是intel cpu, 在linux下通过命令“dmesg | grep -e DMAR -e IOMMU”查看是否打开IOMMU。

如果是AMD CPU，则执行命令：dmesg | grep AMD-Vi


【1000个Linux内存知识-018】-IOMMU是什么？其中的两个单元分别是什么？作用是什么？
技术札记
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pve7.0 5.11.22-4 iommu分组 pve内核编译
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标题 "pve7.0 5.11.22-4 iommu分组 pve内核编译" 指的是在Proxmox VE（PVE）7.0版本中，对5.11.22-4内核进行优化，特别涉及了IOMMU（输入/输出内存管理单元）的分组配置。这一过程是为了提高虚拟化环境的安全性和...
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近期在调优NCCL-TEST的case，发现iommu和NUMA特性对多机通信的影响极大，很多时候都要关闭iommu，或者将iommu设置为pt模式，对此不是特别理解，所以搜集了一些资料自学一下。
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iommu功能 IOMMU主要功能包括DMA Remapping和Interrupt Remapping，这里主要讲解DMA Remapping，Interrupt Remapping会独立讲解。对于DMA Remapping，IOMMU与MMU类似。IOMMU可以将一个设备访问地址转换为存储器地址，下图针对有无IOMMU情况说明IOMMU作用。 在没有IOMMU的情况下，网卡接收数据时地址转换流程，RC会将网卡请求写入地址addr1直接发送到DDR控制器，然后访问DRAM上的addr1地址，这里的
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了解IOMMU 1.什么是IOMMU？   在计算机领域，IOMMU（Input/Output Memory Management Unit）是一个内存管理单元（Memory Management Unit），它的作用是连接DMA-capable I/O总线（Direct Memory Access-capable I/O Bus）和主存（main memory）。传统的内存管理单元会把CPU访问的虚拟地址转化成实际的物理地址。而IOMMU则是把设备（device）访问的虚拟地址转化成物理地址。为了防止.
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08-15 1787
在IOMMU开启的情况下，I/O设备访问内存时需要进行地址转换，这可能会影响I/O设备的性能，从而影响整个系统的性能。如果系统的I/O负载较轻，建议关闭IOMMU以提高系统性能。由于IOMMU通过把I/O设备的访问映射到虚拟内存上，能够有效地减少不必要的内存访问，提高了I/O设备的性能。通过IOMMU的地址映射机制，可以避免I/O设备访问未授权的内存地址，保障了系统的稳定性与安全性。如果系统中有需要保密的数据，或者需要防止恶意软件/恶意用户直接访问物理内存的情况，建议开启IOMMU，以增强系统的安全性。
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Intel IOMMU（Input/Output Memory Management Unit，输入/输出内存管理单元）是Intel处理器平台上一个重要的硬件组件，它的主要作用是为I/O设备提供内存虚拟化服务，以提高系统安全性并优化性能。IOMMU使得设备可以...
RISC-V IOMMU Specification 译文
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### RISC-V IOMMU 规格解析 #### 引言 RISC-V International 组织发布了关于 RISC-V 输入/输出内存管理单元 (IOMMU) 的规范文档，版本为 v1.0.0，发布日期为 2023 年 7 月 25 日。此文档主要介绍了 RISC-V IOMMU ...
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05-05
48882 IOMMU spec, 虚拟化技术必备，Intel&AMD; IOMMU 规范
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在没有IOMMU的情况下，设备（指32bit或64bit设备，老的16bit的不提）的DMA操作可以访问整个物理地址空间，所以理论上设备可以向操作系统的代码段、数据段等内存区域做DMA，从而破坏整个系统。当然，通常来说不会有这样的设备。IOMMU的出现，可以实现地址空间上的隔离，使设备只能访问规定的内存区域。下面简要说一下intel的IOMMU怎么做到这点的： 目前PC架构最多有256PCI总线，...
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kouriba
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IOMMU简介 随着虚拟化技术逐渐升温，Intel和AMD近来支持了IOMMU技术。而Solaris对IOMMU技术在SPARC平台上的支持则可能要追溯到它们诞生的时候了。Solaris去年已经支持了x86平台上的IOMMU。 早期Solaris在SPARC平台上对IOMMU的支持主要有两个原因，一个是对老设备的支持，另外一个是对scatter/gather的支持。要在64位系统上支持32位设...
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2007 年 ~ 2025 年，深耕 SAP 技术 18 年
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IOMMU，或IO内存管理单元，是一种硬件组件，通常存在于现代计算机系统的主板上。其主要作用是管理和映射设备（如图形卡、网络适配器等）对物理内存的访问，以提高系统的性能和安全性。IOMMU可以有效地隔离设备之间的内存访问，防止设备访问不应访问的内存区域。虚拟化 IOMMU(IO 内存管理单元)(I)是VMware虚拟机的一个重要设置选项，它提供了设备隔离、性能优化和硬件安全性的好处。通过启用此选项，管理员可以更好地管理虚拟机的内存访问，提高性能，同时增强虚拟化环境的安全性。
iommu是干什么的呢?
weixin_30832405的博客
06-04 1590
答: 如普通的mmu,将虚拟内存地址转换为物理地址，不同的是，iommu是将设备访问的虚拟地址转换为物理地址 转载于:https://www.cnblogs.com/dakewei/p/10975446.html
IOMMU是什么？
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<think>我们正在讨论IOMMU技术。根据用户的要求，我需要解释IOMMU的技术定义、工作原理和作用。同时，我需要参考提供的引用内容，尽管它们可能不是完全匹配，但可以从中提取相关信息。 首先，引用[2]提到了SMMU（SystemMMU，是ARM体系中的IOMMU）的地址翻译过程，它提到在没有虚拟机的情况下，CPU和SMMU的地址翻译都是单阶段的（stage1），即从虚拟地址（VA）或IO虚拟地址（IOVA）到物理地址（PA）的翻译。这为我们理解IOMMU的基本功能提供了线索。 引用[3]介绍了DMA（直接内存访问）的基本概念，指出DMA传输是由DMA控制器执行，而不需要CPU参与，从而提高系统效率。而IOMMU与DMA密切相关，因为它可以为DMA操作提供地址翻译和访问保护。引用[1]则介绍了GPU的中介直通技术（VFIO Mediated Passthrough），其中提到了Mdev Module，它通过拦截和处理某些MMIO访问来实现设备直通。虽然这不是直接关于IOMMU，但IOMMU在设备直通（如VT-d）中扮演重要角色。现在，我将结合这些引用和已知知识，对IOMMU进行说明。 ###IOMMU技术定义IOMMU（Input/Output MemoryManagement Unit）是一种硬件单元，它位于I/O总线和系统内存之间，为设备提供地址翻译和访问权限检查的功能。类似于CPU的MMU（内存管理单元），IOMMU允许设备使用虚拟地址（在IOMMU中称为IOVA，即I/O虚拟地址）来访问物理内存，并将这些虚拟地址翻译成物理地址（PA）。同时，它还可以检查设备是否有权访问特定的内存区域，从而提供内存保护。### IOMMU工作原理IOMMU的工作原理可以概括为以下步骤：1.**地址翻译**：当设备发起DMA请求（读或写）时，它会使用IOVA（I/O VirtualAddress）。IOMMU通过查找其页表（由操作系统设置）将IOVA翻译成物理地址（PA）。这个过程类似于CPU的MMU翻译虚拟地址到物理地址。 2. **访问控制**：IOMMU会检查设备是否有权限访问该物理地址。如果没有权限，则阻止此次访问并报告错误（例如，产生一个I/O页面错误）。3.**页表管理**：操作系统负责为每个设备（或设备组）设置IOMMU页表。页表的结构与CPU的页表类似，支持多级页表，可以映射连续的或不连续的物理内存。4.**设备隔离**：在虚拟化环境中，IOMMU可以将设备直接分配给虚拟机（VM），使得虚拟机能够直接控制设备。此时，IOMMU会使用虚拟机自己的地址空间进行翻译，从而隔离不同虚拟机之间的设备访问。引用[2]中提到的stage1翻译，在IOMMU中通常就是指上述的单级地址翻译。而在虚拟化场景中，IOMMU可能支持两阶段地址翻译（stage2），其中第一阶段将设备地址（IOVA）翻译成中间物理地址（IPA），第二阶段再将IPA翻译成物理地址（PA），以实现虚拟机的内存管理。 ###IOMMU的作用IOMMU的主要作用包括：1.**内存保护**：防止设备错误地访问或破坏不属于它的内存区域。例如，一个有缺陷的设备驱动程序可能导致设备DMA写入错误的地址，而IOMMU可以阻止这种访问，提高系统的稳定性。2.**地址翻译**：允许设备使用连续的虚拟地址（IOVA）来访问物理上分散的内存区域（例如，分散/聚集列表）。这使得设备驱动程序可以分配非连续的内存块，并通过IOMMU映射为连续的IOVA，简化了驱动程序的开发。3.**设备直通（Device Passthrough）**：在虚拟化环境中，IOMMU允许将物理设备直接分配给虚拟机，虚拟机可以直接控制设备。IOMMU负责将虚拟机中的设备地址（GPA，Guest PhysicalAddress）翻译成物理地址（PA），同时确保虚拟机只能访问分配给它的内存区域（引用[1]中的中介直通技术也涉及类似概念，但更侧重于特定设备如GPU）。4.**支持大地址空间**：对于32位系统，设备可能只能访问4GB以下的内存。通过IOMMU，设备可以使用64位IOVA，从而访问更大的物理内存空间。5.**提高DMA效率**：通过允许设备使用连续的虚拟地址，IOMMU可以减少对物理内存连续性的要求，从而减少内存碎片对DMA操作的影响。 综上所述，IOMMU是提高系统安全性和性能的重要技术，尤其在虚拟化环境中不可或缺。 §§相关问题§§1. IOMMU与CPU的MMU有何异同？2.在虚拟化环境中，IOMMU如何支持设备直通？ 3. IOMMU的页表是如何管理的？4.什么是两阶段地址翻译（stage1和stage2）？</think>### IOMMU技术定义与作用 **IOMMU（Input-Output Memory Management Unit）** 是硬件级别的内存管理单元，专为I/O设备设计。其核心功能是**将设备发起的DMA请求中的虚拟地址（IOVA）翻译为物理地址（PA）**，并提供**内存访问权限控制**，确保设备仅能访问授权内存区域[^2][^3]。 --- ### 工作原理 #### 1. **地址翻译** - 设备发起DMA请求时使用**I/O虚拟地址（IOVA）**（例如设备地址 `0x1000`）。 - IOMMU通过**页表映射**（由操作系统配置）将IOVA转换为物理地址（PA）。 - 例如： $$ \text{IOVA} \xrightarrow{\text{IOMMU页表}} \text{PA} $$ - 支持多级页表结构，类似CPU的MMU，但面向设备[^2]。 #### 2. **访问控制** - IOMMU检查设备对目标内存的**访问权限**（读/写）。 - 若设备越权访问（如写入只读内存），触发**中断**并阻止操作，提升系统安全性[^2][^3]。 #### 3. **虚拟化支持** - 在虚拟机（VM）环境中，IOMMU实现**两阶段地址翻译**： - **Stage1**：VM内地址（GVA）→ 虚拟机物理地址（GPA） - **Stage2**：GPA → 宿主机物理地址（HPA） $$ \text{GVA} \xrightarrow{\text{VM页表}} \text{GPA} \xrightarrow{\text{IOMMU页表}} \text{HPA} $$ - 使虚拟机可直接控制设备（如GPU直通），同时隔离设备内存访问[^1][^2]。 --- ### 核心作用 1. **内存保护** - 防止设备错误DMA覆盖内核或关键数据（如驱动漏洞导致的非法写入）。 2. **地址空间扩展** - 允许32位设备访问超过4GB的物理内存（通过IOVA映射）。 3. **虚拟化加速** - 支持**设备直通（Passthrough）**，虚拟机直接操作硬件，减少Hypervisor开销[^1]。 4. **DMA效率优化** - 为设备提供连续IOVA视图，规避物理内存碎片问题[^3]。 --- ### 技术实现示例 以**VFIO Mediated Passthrough**（如GPU直通）为例： - **性能关键路径**：IOMMU直接将DMA请求透传给虚拟机。 - **非关键路径**：MMIO访问被Mdev模块拦截并模拟（如配置寄存器）[^1]。 - 实现公式： $$ \text{VM设备操作} = \begin{cases} \text{DMA} & \xrightarrow{\text{直通}} \text{物理设备} \\ \text{MMIO} & \xrightarrow{\text{Mdev模拟}} \text{虚拟响应} \end{cases} $$ ---
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