SMMU 和 IOMMU技术

文章 讲到了为支持I/O透传机制中的DMA设备传输而引入的IOMMU/SMMU技术，同时留了一个问题：IOMMU/SMMU是否可以同时支持GVA->GPA和GPA->HPA的转换？
答案是 Yes。

既然在虚拟化的环境中，DMA设备可以借助GPA->HPA的转换，绕过VMM，实现与guest VM中OS的直接数据传递。那在非虚拟化的环境中，DMA设备也可以借助GVA->GPA的转换，绕过OS kernel，实现与userspace（用户空间）的进程的直接交互，这种用法就是用户空间的DMA传输。

两者其实是统一的，不管是GVA还是GPA，说到底都是虚拟地址，有了IOMMU/SMMU之后，DMA就可以使用虚拟地址作为传输的目标地址了。

ARM 的 SMMU

• MMU地址翻译是将进程的虚拟地址(HVA)翻译成物理地址(HPA)；
• IOMMU地址翻译则是将虚拟机物理地址空间内的GPA翻译成HPA；
• IOMMU页表和MMU页表一样，都采用了多级页表的方式来进行翻译；
• 专门转换I/O地址的MMU在x86的阵营里就是IOMMU；
• Intel把IOMMU技术叫做VT-d(Virtualization Technology for Direct I/O)；
• EPT/NPT MMU作为传统MMU的扩展，也是有TLB；

在Linux的实现中，一个进程有一个对应的页表，而SMMU是为设备服务的，几个设备可能同属于一个guest VM，因此多个设备可能会共用一个GPA->HPA的转换页表。同一个guest VM的设备可能属于或者不属于某一个特定的进程，因此也可能共用或者不共用GVA->GPA的转换页表。

在SMMU中，一个发起DMA传输（transaction）的设备的信息由一个Stream T