SMMUv3 (1)

一些词汇。

DVM： Distributed Virtual Memory，相互传递广播TLB维护操作的消息的协议；

RC： PCI-E的Root Complex，如下图：

Endpoint(EP)： 一个PCIE功能，用于一个SMMU client节点设备的context

PASID： Process Address Space ID，一个PASID是一个Endpoint的本地ID，所以一个系统中一个PASID可能用很多遍，注意：PASID除了名字与PE的ASID有点靠近外，其实与ASID完全没关系。

ATS： PCIE提供给远端Endpoint TLB的Address Translation Service。

Split-stage ATS： 两阶段页表转化的SMMU提供的方式，ATS用1阶段页表转换，non-ATS用2阶段页表转换。

PRI：PCIE引入的Page Request Interface，是ATS的一个扩展项，是其允许Endpoint请求OS提供映射了页面的内存给DMA使用。

ATOS：SMMU用系统可访问的寄存器提供VA-IPA/PA转换；额外的，VATOS提供了次要的寄存器组，用于虚拟机直接使用，不过只能做VA-IPA转换。

TT：Translation table，就是页表，arm架构的。

TTD：Translation table discriptor，就是PTE。

HTTU：Hardware Translation Table Update，在访问或写入相关页面后，硬件自动更新相关页面的Access flag、Dirty state，就叫HTTU。

SSD：Secure StateDetermination，将client设备的一段数据流与Secure或Non-secure控制联系起来的方法，确定这段数据流的Secure或Non-secure设置。

STE：Stream table entry，流表条目。

L1STD：1级STE，用于两级流表。

CD：Context Descriptor，Context描述符。

L1CD：1级CD，用于两级CD表。

Client deivce：由SMMU控制访问系统内存行为能力的设备。

Bypass：一种设置，把一个阶段的页表转换不做任何地址转化，这种直通模式就是使用bypass；如果一个SMMU没有实现哪一阶段地址转换，那么这个阶段的地址转换就可以认为是Bypass了。

Stage N-only：一种对一段数据流的转换设置，两阶段转换只转换一个阶段，另一个Bypass掉，可以是设置成这样，也可以是SMMU被实现成这样

E2H：EL2 Host Mode，详见VHE的说明。

TR：Translation Request，用于在一个PCIE ATS的context中，请求SMMU或是其他实现来做请求中心节点做地址转换。

简述：

SMMU的行为与PE的MMU类似，在系统I/O设备的DMA请求发到系统之前进行地址转换。SMMU只为DMA工作。

对DMA的地址进行转换是为了隔离或快捷，为了将设备通讯与转换相关联，还要区分SMMU背后不同的设备，转换请求还需要除了地址、R/W、权限以外的额外属性，用来分辨一个流的属性；不同的流在逻辑上与不同的设备相关联，SMMU可以对不同的流实现不同的转换或检查，就算一个系统装置有一个client设备，SMMU的概念仍然不会变，只是会只有一个流。

一个系统中可能有很多个SMMU，一个SMMU可能为1个或多个设备做转换。

SMMU支持2阶段页表转换的方式与PE的MMU相似，1阶段VA->IPA，2阶段IPA->PA；1阶段转换主要是为了在一个VM内的DMA隔离，2阶段一般在支持虚拟化扩展的设备实现将DMA设备的虚拟化到VM内。

SMMUv1仅支持不多的context/流，通过寄存器设置，有限的可扩展性；SMMUv2把SMMUv1拓展到了ARMv8-A页表转换格式，更大的寻址空间，同样有限的context/流的支持。SMMUv1/v2映射一个数据流到基于寄存器的context内，这个context指示使用什么转换表、转换设置；同样也可能支持2阶段转换，而转换时的流会使用额外生成的ID来标志，还有一个次级ID来标志一个流或一组流的Security状态；基于寄存器的设置限制了context的数量，支持上千个context是不可能的，一个活着的数据流是可能在任意时间触发转换的，而能支持的context量其实就是同时活着的流的数量；比如说1000个连接了但没有数据出现的网卡，虽然此时没有数据出现，但是它的数据可能在任意时间出现，也就是DMA会在任意时间请求转换，所以就会占context，而且不能多设备分时使用SMMU，毕竟这是硬件中断级别的使用，切换SMMU的context足以让硬件里缓存耗尽，数据丢失了吧。

SMMUv3.0特性：

SMMUv3提供了支持PCIE Root Complexes的特性，并通过支持大量并行转换contex支持其他潜在大量I/O的系统。

1. 基于内存的配置结构，支持大量的流；

2. 具体实现可仅1阶段、仅2阶段或两阶段页表转换，从寄存器里可以查到具体实现，其他根据实现选配的参数也可以查到；

3. 最高16bit ASIDs