日期：2015年7月8日

什么是IOMMU？

在计算机领域，IOMMU（Input/Output Memory Management Unit）是一个内存管理单元（Memory Management Unit），它的作用是连接DMA-capable I/O总线（Direct Memory Access-capable I/O Bus）和主存（main memory）。传统的内存管理单元会把CPU访问的虚拟地址转化成实际的物理地址。而IOMMU则是把设备（device）访问的虚拟地址转化成物理地址。为了防止设备错误地访问内存，有些IOMMU还提供了访问内存保护机制。参考下图：

282px-MMU_and_IOMMU.svg

IOMMU的一个重要用途是在虚拟化技术（virtualization）：虚拟机上运行的操作系统（guest OS）通常不知道它所访问的host-physical内存地址。如果要进行DMA操作，就有可能破坏内存，因为实际的硬件（hardware）不知道guest-physical和host-physical内存地址之间的映射关系。IOMMU根据guest-physical和host-physical内存地址之间的转换表（translation table），re-mapping硬件访问的地址，就可以解决这个问题。

另外，在AMD的VIRTUALIZING IO THROUGH THE IO MEMORY MANAGEMENT UNIT (IOMMU)文档中，也有一个更全面的总结图：

iommu

参考资料：
IOMMU。

DMA（Direct Memory Access）简介

DMA（Direct Memory Access）是指在现代计算机系统上，外接设备可以不用CPU干预，直接把数据传输到内存的技术。

DMA控制器（controller）是一种特殊的硬件，它用来管理数据传输和总线仲裁。当要发起数据传输时，它会发一个申请使用系统总线的DMA请求信号给CPU，CPU完成当前操作后，就会让出系统总线，同时会发一个DMA确认信号给DMA控制器。接下来，DMA控制器接管系统总线，开始数据传输。数据传输完毕后，DMA控制器会通知CPU重新接管总线。

正常情况下，CPU全权负责内存的读写操作，而DMA技术可以把CPU解放出来，这将使计算机性能得到显著改善。

参考资料：
DMA (Direct Memory Access)。

硬件虚拟化（hardware virtualization）浅析

硬件虚拟化（hardware virtualization）可以创建出多个系统虚拟机实例（system virtual machine instance），这些虚拟机可以运行整个操作系统（包括它们的内核）。硬件虚拟化分为以下几种：

a）Full virtualization - binary translation：提供一个由虚拟化硬件部件组成完整的虚拟化系统，可以在上面安装一个不需修改的，完整的操作系统。这项技术结合了直接的处理器执行和必要时指令的二进制转化（binary translation）。

b）Full virtualization - hardware-assisted：提供一个由虚拟化硬件部件组成完整的虚拟化系统，可以在上面安装一个不需修改的，完整的操作系统。这项技术利用了处理器的支持，使得执行虚拟机更加有效率（比如AMD-V和Intel-VT扩展）。

c）Paravirtualization：提供一个支持接口（interface）的虚拟系统，虚拟机操作系统（guest OS）利用这个接口就可以有效地利用宿主机（host）资源（通过hypercalls），而不需要所有组件的完全虚拟化。

还有一种hybrid virtualization，利用hardware-assisted virtualization加上一些高效的paravirtualization调用，可以提供更好的性能（performance）。

Hypervisor（或被称为Virtual Machine Monitor (VMM)）是用来创建虚拟机的，它可以由软件（software），硬件（hardware）或固件（firmware）实现。有2种类型的hypervisor，请参考下图：

hypervisor

类型1）这种hypervisor直接运行在处理器上 （例如：hyper-V，KVM） ，也被称之为native hypervisor或bare-metal hypervisor。Hypervisor的管理工作是通过一个享有特权模式的guest OS来进行（在上图中，为Guest OS #0）,这个guest OS可以创建和启动其它的guest OS。

类型2）这种hypervisor运行在宿主机操作系统上 （例如：VirtualBox） 。由宿主机操作系统负责管理hypervisor和启动新的guest OS。

参考资料：
Systems Performance: Enterprise and the Cloud。

Scala笔记（2）——val和var

在Scala中，用val声明一个变量是不可改变的（immutable，read-only），而用var声明一个变量是可改变的（immutable，read-write）。同Java类似，Scala中许多变量实质上对分配在堆（heap）上的对象（object）的引用（reference），所以可变或不可变指的是引用可不可以指向不同的对象，而并非指引用的对象本身是否可以改变。看下面这个例子：

scala> val array: Array[String] = new Array(5)
array: Array[String] = Array(null, null, null, null, null)

scala> array[0] = "Hello"
<console>:1: error: identifier expected but integer literal found.
       array[0] = "Hello"
             ^

scala> array = new Array(2)
<console>:8: error: reassignment to val
       array = new Array(2)
             ^

array是一个val类型变量，array所指向数组的第一个元素可以改变（array[0] = "Hello"），但是array不能指向一个新的数组（array = new Array(2)）。