很多 XCP-NG專案開發商宣布 最近，他們正在開發一個新項目，其名稱為 «PV-IOMMU» 並且允許來賓系統存取透過 Xen 環境中的半虛擬化實現的 IOMMU 的有限功能。
基本上，PV-IOMMU 承諾使 Dom0 能夠使用半虛擬化 IOMMU，它提供了多種優勢，例如 Dom0 的 DMA 保護和對 Linux VFIO 的支援。
什麼是 IOMMU？
IOMMU 根據製造商的不同而有不同的名稱（Intel 中的 VT-d、AMD 中的 AMD-Vi、ARM 中的 SMMU 等）， 它是一個特殊的裝置實現 其主要功能是 轉換或過濾 DMA 請求 （直接記憶體存取）從設備到機器的實體記憶體。在虛擬化中，它用於允許客戶系統直接存取週邊設備，例如乙太網路適配器、顯示卡和儲存控制器。
IOMMU 半病毒化可帶來哪些好處？
此前， Xen 虛擬機器管理程式使用 IOMMU 重新導向存取 PCI 設備並控制這些設備對記憶體的存取。然而， 出於穩定性和安全原因，訪客無法直接存取 IOMMU 區塊 硬體提供。
我們提出了一種新的半虛擬化 IOMMU，簡稱為 PV-IOMMU。它基本上實現了客戶期望從 IOMMU 獲得的功能，抽象化了硬體的所有內部細節。在 Xen 中，我們為此類操作添加了一個新的超級呼叫（HYPERVISOR_iommu_op），它提供來賓可以使用的各種 IOMMU 操作（如果允許）。
儘管如此， 可以為客人提供一個介面 允許您存取 IOMMU， 使用簡化的 Xen 半虛擬化基礎架構，同時隱藏低階硬體細節。此介面稱為 PV-IOMMU，抽象化了硬體的所有內部細節，並提供了一組訪客可以存取的 IOMMU 操作（如果允許）。 PV-IOMMU 中的操作在 HYPERVISOR_iommu_op 超級呼叫中公開為子操作，並以方便客戶的方式設計。
主機期望 IOMMU 的主要功能之一是能夠建立和修改“IOMMU 域”，“IOMMU 域”是一組產生記憶體上下文並可應用於一個裝置（或多個裝置）的轉換。這些域在 Xen 中稱為“IOMMU 上下文”，以避免與作為虛擬機器的 Xen 域混淆。
IOMMU 半虛擬化有以下突出優勢：
- Dom0 的 DMA 保護： IOMMU 半虛擬化為虛擬化環境中的管理域 (Dom0) 提供直接記憶體存取 (DMA) 保護。這有助於防止設備直接存取系統記憶體（這可能會損害 Dom0 的完整性），從而有助於提高系統安全性和穩定性。
- Linux VFIO 支援：IOMMU半虛擬化有利於支援虛擬化環境中使用者設備的虛擬化靈活I/O基礎架構（VFIO），允許使用者應用程式和虛擬機器直接存取硬體設備。
- 可以輕鬆地使用 Xen 實作 SPDK： IOMMU 半虛擬化也是透過 Xen 支持 SPDK 的持續努力的一部分。這為虛擬機器儲存開闢了一條新的快速資料路徑，有可能提高虛擬化環境中的儲存效能。
除此之外，還有 Xen 的問題之一計劃透過 IOMMU 解決，因為目前或允許在單一 Xen 域中存在多個 IOMMU 上下文。 然而，正在考慮重新設計 Xen IOMMU 子系統，以考慮多個 IOMMU 上下文並修改現有功能以使用它們。儘管實現第一種方法的功能性 PoC 已經實現，但存在一定的限制和不完整的支持，但有人提到，未來正在對子系統進行徹底的重新設計。
最後，應該提到的是 目前開發階段，PV-IOMMU僅支援Intel VT-d，但計劃很快添加對 AMD-Vi 和 SMMUv3 的支援。如果您有興趣了解更多信息，可以查閱詳細信息 以下鏈接。