Как работает виртуализация ввода-вывода в процессорах Intel?

Виртуализация ввода-вывода в процессорах Intel работает с помощью технологии Intel VT-d (Virtualization technology for directed I/O). ru.wikipedia.org

Суть работы: устройства на шине PCI (и более современных подобных шинах) «пробрасываются» в гостевую ОС таким образом, что она может работать с ними с помощью своих штатных средств. ru.wikipedia.org

Процесс происходит так: в логических схемах системной платы используется специальное устройство управления памятью ввода-вывода (IOMMU). ru.wikipedia.org Оно работает аналогично MMU центрального процессора, используя таблицы страниц и специальную таблицу отображения DMA (DMA remapping table — DMAR), которую гипервизор получает от BIOS через ACPI. ru.wikipedia.org

Некоторые особенности работы:

• Отображение DMA необходимо, поскольку гипервизор ничего не знает о специфике работы устройства с памятью по физическим адресам, которые известны лишь драйверу. ru.wikipedia.org
• С помощью DMAR драйвер гостевой ОС видит виртуальные адреса IOMMU аналогично тому, как бы он видел физические без него и гипервизора. ru.wikipedia.org
• Каждому устройству ввода/вывода системное программное обеспечение назначает защищённый домен. web.archive.org Весь доступ DMA с устройств ввода/вывода переводится на физические адреса узла в соответствии с назначенным устройству доменом, предотвращая доступ к памяти из-за пределов назначенного домена. web.archive.org

Технология Intel VT-d обеспечивает аппаратную поддержку, чтобы сделать виртуализацию устройств ввода/вывода более безопасной, простой и надёжной. forum.ixbt.com