为什么IO设备(NIC/SSD)需要IO页表来进行DMA?

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根据 DMA-API-HOWTO.txt:

流 DMA 映射,通常针对一次 DMA 传输进行映射,在其之后立即取消映射(除非您使用下面的 dma_sync_*),并且硬件可以针对顺序访问进行优化。

如果 IOVA 仅使用一次并且在单次 DMA 传输后不再重用,那么真的有必要通过页表来管理 IOVA-PA 映射吗?

单个 DMA 操作是否可能多次使用 IOVA?

operating-system dma nic page-tables iommu
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以下是我对您问题的回答:

为什么IO设备(NIC/SSD)需要IO页表来进行DMA?

IO设备不一定需要IO页表。如果系统支持具有共享虚拟寻址 (SVA) 的 IOMMU,则设备可以改用进程的页表环境。这允许 DMA 操作直接使用虚拟地址 (VA),而不需要 IO 虚拟地址 (IOVA)。有关更多详细信息,请参阅文章“IOMMU 的共享虚拟寻址”:https://lwn.net/Articles/747230/

如果 IOVA 仅使用一次并且在单次 DMA 传输后不再重用,那么真的有必要通过页表来管理 IOVA-PA 映射吗?

IO页表被IOMMU硬件用来将IOVA转换为物理地址(PA)。 IO页表由操作系统管理,而不是由各个进程管理。这意味着IO页表是共享资源。即使 IOVA 仅使用一次,页表也能确保硬件级地址转换和隔离,这对于系统安全和性能至关重要。

单个 DMA 操作是否可能多次使用 IOVA?

是的,单个 DMA 操作可以多次使用相同的 IOVA。但是,由于潜在的性能开销和管理映射的复杂性,不建议这样做。

我的建议:

如果您希望避免使用 IO 页表,请考虑使用共享虚拟寻址 (SVA),它允许 DMA 操作利用进程级虚拟地址,而无需 IOVA。

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