VFIO 子系统架构与源码总览

1. 目标

VFIO在 IOMMU隔离下把设备安全交给可信用户进程或虚拟机：

userspace/QEMU
  | group fd / device fd / container fd
VFIO Core
  | bus driver ops
vfio-pci / vfio-platform / mdev
  | DMA map
Type1 IOMMU backend
  |
IOMMU domain -> hardware

2. 三个对象

• group：最小安全隔离单位；
• device：region、IRQ、reset、migration等；
• container：一个或多个 group共享的 IOMMU地址空间。

Legacy ABI节点：

/dev/vfio/vfio
/dev/vfio/<group-id>

Device fd由 VFIO_GROUP_GET_DEVICE_FD返回匿名 inode。

3. 为什么是Group

若同组设备可绕过 IOMMU隔离互相 DMA，单独交出一个设备仍不安全。本树还通过 IOMMU group DMA ownership控制 container接管；组内相关设备必须脱离会发起 DMA的 host driver或由 VFIO统一管理。

4. Type1 backend

vfio_iommu_type1.c：

• attach/detach group；
  -创建/复用 iommu domain；
• user VA pin pages；
• IOVA映射；
• unmap/dirty bitmap；
• notifier；
• DMA ownership。

5. Device driver

VFIO bus driver实现 vfio_device_ops，Core转发：

• open/close；
• ioctl；
• read/write；
• mmap；
• request；
• match；
• migration/dirty feature。

6. PCI

vfio-pci导出 config space、BAR、ROM、IRQ、reset和 power state，并拦截敏感配置寄存器，不能把 config space当普通 memory直接完全透传。

7. Platform

VFIO platform导出 platform resources和 IRQ，需要可用 reset方法确保交接前后设备状态可控。

8. 安全前提

-可用 IOMMU domain；
-完整 group；
-可信 reset；
-禁止 host driver并发；
-正确 pin/account；
-中断隔离；
-无 hidden DMA path；
-用户进程拥有高权限且可信。

9. RK3588

Rockchip IOMMU主要连接 VPU/ISP/VOP/NPU等集成 IP。PCIe DTS无 iommu-map，因此不能默认安全透传 PCIe endpoint；需硬件和 DT/driver完整支持。