IOMMU

Αναφορά αρχιτεκτονικήςFeex

Μια IOMMU μεταφράζει και περιορίζει τις προσβάσεις μνήμης που προέρχονται από συσκευές. Η συμπεριφορά προστασίας και διέλευσης (passthrough) εξαρτάται από την τοπολογία της πλατφόρμας, το υλικολογισμικό, το λειτουργικό σύστημα και τις ρυθμίσεις του προγράμματος οδήγησης.

Τι πρέπει να γνωρίζετε

Πώς λειτουργεί

Μια συσκευή εκτελεί συναλλαγές DMA χρησιμοποιώντας διευθύνσεις που ερμηνεύονται από μια μονάδα μετάφρασης I/O. Το λειτουργικό σύστημα ή ο υπερεπόπτης (hypervisor) διαμορφώνει τομείς και αντιστοιχίσεις που συνδέουν αυτά τα αιτήματα με επιτρεπόμενη μνήμη συστήματος. Οι ταυτότητες συσκευών, τα κοινά όρια μετάφρασης και ο χειρισμός διακοπών επηρεάζουν την πρακτική απομόνωση.

Πού είναι χρήσιμο

Ένα VM μπορεί να λάβει μια υποστηριζόμενη συσκευή μέσω ενός πλαισίου που επιβάλλει την ομάδα απομόνωσης IOMMU της. Οι συσκευές που μοιράζονται μια ομάδα ενδέχεται να χρειάζεται να αντιστοιχιστούν μαζί, επειδή η πλατφόρμα δεν μπορεί να δημιουργήσει ανεξάρτητη απομόνωση στο επιθυμητό όριο.

Πώς να ελέγξετε την υποστήριξη και την ενεργοποίηση

Ελέγξτε την περιγραφή της IOMMU της πλατφόρμας και την ενεργοποιημένη κατάσταση, τις ομάδες και τις απαιτήσεις ανάθεσης συσκευών του OS/hypervisor. Στην Intel, εξετάστε το VT-d· στην AMD, χρησιμοποιήστε τις τεκμηριωμένες δυνατότητες εικονικοποίησης AMD I/O. Ελέγξτε την ακριβή συμπεριφορά επαναφοράς και προγράμματος οδήγησης της συσκευής.

Μια εικονικοποιημένη ανάπτυξη έχει διάφορα επίπεδα: φυσική δυνατότητα, άδεια υλικολογισμικού, τον ενεργό host hypervisor, τις εκτεθειμένες δυνατότητες guest και την υποστήριξη του guest λειτουργικού συστήματος. Ελέγξτε το επίπεδο όπου εκτελείται πραγματικά η λειτουργία, συμπεριλαμβανομένης της ένθετης εικονικοποίησης όταν είναι σχετικό.

Τι δεν καθορίζει η δυνατότητα

Μια ένδειξη IOMMU δεν αποδεικνύει ότι κάθε περιφερειακό είναι ανεξάρτητα απομονωμένο ή ότι η προστασία είναι ενεργή. Οι προστασίες των πινάκων σελίδων της CPU από μόνες τους δεν περιορίζουν όλο το DMA των συσκευών. Οι μη υποστηριζόμενες παρακάμψεις τοπολογίας μπορούν να αποδυναμώσουν την απομόνωση και δεν αποτελούν μια συνήθη διόρθωση συμβατότητας.

Συμβατότητα και απόδοση στην πράξη

Η εκτέλεση CPU, η μετάφραση μνήμης guest και η επαναχαρτογράφηση DMA συσκευών είναι ξεχωριστές δυνατότητες. Μην συμπεραίνετε δυνατότητα passthrough ή απομόνωσης από ένα μόνο πεδίο εικονικοποίησης. Χρησιμοποιήστε τα υποστηριζόμενα διαγνωστικά του hypervisor και τις ακριβείς απαιτήσεις πλατφόρμας/συσκευής.

Μια πρακτική λίστα ελέγχου επαλήθευσης

Καταγράψτε το ακριβές μοντέλο επεξεργαστή ή πλατφόρμας και τις εμπλεκόμενες εκδόσεις εφαρμογής, λειτουργικού συστήματος και περιβάλλοντος εκτέλεσης (runtime). Διατηρήστε τη διατύπωση του πραγματικού σφάλματος ή της απαίτησης.
Ελέγξτε τις αναφορές του κατασκευαστή για το συγκεκριμένο μοντέλο και, στη συνέχεια, εξετάστε την πραγματική δυνατότητα και την ενεργοποιημένη κατάσταση στο περιβάλλον όπου εκτελείται το πρόγραμμα.
Συγκρίνετε κάθε απαίτηση του επιλεγμένου εκτελέσιμου αρχείου (binary) ή του backend. Μια δυνατότητα με παρόμοιο όνομα, ένα ψευδώνυμο ή μια ευρεία ετικέτα τεχνολογίας δεν επαρκεί.
Επιβεβαιώστε ότι η εφαρμογή επέλεξε την προβλεπόμενη υλοποίηση. Χρησιμοποιήστε τα τεκμηριωμένα διαγνωστικά της και μια υποστηριζόμενη εναλλακτική λύση (fallback) όταν δεν πληρούνται οι απαιτήσεις.
Κάντε μία υποστηριζόμενη αλλαγή τη φορά και επαναλάβετε τον ίδιο φόρτο εργασίας. Διατηρήστε διαθέσιμη την αρχική διαμόρφωση και τη διαδρομή επαναφοράς.

Εάν η δυνατότητα αναφέρεται αλλά το λογισμικό δεν μπορεί να τη χρησιμοποιήσει

Ξεκινήστε με το ακριβές στοιχείο που αποτυγχάνει. Μια βάση δεδομένων υλικού περιγράφει την καταγεγραμμένη δυνατότητα· το λειτουργικό σύστημα ή ο hypervisor μπορεί να εκθέσει ένα διαφορετικό πραγματικό περιβάλλον. Ένα σφάλμα μη έγκυρης εντολής (illegal-instruction error) απαιτεί επίσης διερεύνηση της πραγματικής εντολής που προκάλεσε το σφάλμα και της έκδοσης του εκτελέσιμου (binary build), καθώς η αλλοίωση δεδομένων ή μια άσχετη μη υποστηριζόμενη εντολή μπορεί να προκαλέσει παρόμοιο σύμπτωμα.

Εγκαταστήστε την έκδοση της εφαρμογής, του προγράμματος οδήγησης ή του περιβάλλοντος εκτέλεσης που υποστηρίζεται για την ακριβή πλατφόρμα και χρησιμοποιήστε τη βασική γραμμή (baseline) ή την εναλλακτική έκδοση (fallback build) που τεκμηριώνει ο κατασκευαστής, εάν χρειάζεται. Μια ενημέρωση λογισμικού δεν μπορεί να δημιουργήσει μια εντολή που λείπει από τον επεξεργαστή. Οι αλλαγές στο υλικολογισμικό (firmware) και στην πολιτική ασφαλείας θα πρέπει να ακολουθούν τη διαδικασία του κατασκευαστή του συστήματος και ένα σχέδιο επαναφοράς και όχι μια γενική συνταγή βελτιστοποίησης.

Πηγές και πεδίο εφαρμογής αυτής της επεξήγησης

Intel Virtualization Technology for Directed I/O Architecture Specification · Linux kernel: VFIO device access and IOMMU groups

Αυτές οι αναφορές καθορίζουν την αρχιτεκτονική συμπεριφορά και τις απαιτήσεις λογισμικού. Δεν επαληθεύουν ανεξάρτητα κάθε τιμή δυνατότητας σε μια συνδεδεμένη σελίδα μοντέλου υλικού. Για την υποστήριξη του μοντέλου, χρησιμοποιήστε τα στοιχεία τεκμηρίωσης του κατασκευαστή αυτής της σελίδας και ελέγξτε την πραγματική διαμόρφωση του συστήματος. Αυτό το άρθρο δεν παρέχει ημερομηνία δοκιμής επιδόσεων (benchmark), πιστοποίησης ή ανεξάρτητης αξιολόγησης.

Πηγές και επαλήθευση

Συντακτική ιδιοκτησία: Feex. Δεν έχει καταγραφεί ημερομηνία ανεξάρτητης αναθεώρησης. Πώς ερευνούμε.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O Architecture Specification · Αρχιτεκτονική επαναχαρτογράφησης DMA, τομείς μετάφρασης, επαναχαρτογράφηση διακοπών και δομές αναφοράς υλικολογισμικού. Η υποστήριξη της πλατφόρμας πρέπει να διαπιστώνεται ξεχωριστά.
Linux kernel: VFIO device access and IOMMU groups · Εξηγεί τις ομάδες απομόνωσης, την κυριότητα συσκευών και τους περιορισμούς που σχετίζονται με το passthrough. Δεν αποτελεί λίστα συμβατότητας για συγκεκριμένη μητρική πλακέτα.

Ήταν χρήσιμο αυτό το άρθρο;

Ένα ναι ή όχι είναι αρκετό. Επιλέξτε έναν λόγο εάν θέλετε ή προσθέστε μια σύντομη σημείωση.