1.2. デバイス割り当てに関するハードウェアの考慮事項

デバイス割り当ては、仮想ゲストを PCIe デバイスに直接割り当てる機能を提供して、ゲストにフルアクセスを提供し、ネイティブに近いパフォーマンスを提供します。SR-IOV と組み合わせて実装されると、仮想ゲストには VF が直接割り当てられます。このようにして、複数の仮想ゲストを単一の PCIe デバイスの VF に直接割り当てることができます。

SR-IOV を有効にして仮想マシンを PCIe デバイスに直接割り当てる必要はなく、デバイス割り当てが VF を作成するための唯一のアプリケーションでもありませんが、2 つの機能は補完的であり、一緒に使用する場合はハードウェアに関する追加の考慮事項があります。

デバイスの割り当てには、CPU とファームウェアでの I/O メモリー管理ユニット (IOMMU) のサポートが必要です。IOMMU は、I/O 仮想アドレス (IOVA) と物理メモリーアドレスの間で変換を行います。これにより、仮想ゲストはゲストの物理アドレスを使用してデバイスをプログラムでき、IOMMU によってホストの物理アドレスに変換されます。

IOMMU グループは、システム内の他のすべてのデバイスから分離できるデバイスのセットです。IOMMU グループは、IOMMU の粒度と、システム内の他のすべての IOMMU グループからの分離の両方を備えたデバイスの最小セットを表します。これにより、IOMMU は、IOMMU グループ外のデバイスと IOMMU の制御の間のダイレクトメモリーアクセス (DMA) を制限しながら、IOMMU グループとの間のトランザクションを区別できます。

仮想ゲストと PCIe デバイスの仮想機能間のトランザクションの分離は、デバイス割り当ての基本です。PCIe およびサーバー仕様で定義されているアクセス制御サービス (ACS) 機能は、IOMMU グループ内の分離を維持するためのハードウェア標準です。ネイティブ ACS がない場合、またはハードウェアベンダーからの確認がない場合、IOMMU グループ内の多機能デバイスは、IOMMU の保護外で発生する機能間でピアツーピア DMA を公開し、適切な分離がない機能を含むように IOMMU グループを拡張するリスクがあります。

サーバーのルートポートにはネイティブ ACS サポートも推奨されます。そうしないと、これらのポートにインストールされているデバイスがグループ化されます。ルートポートには、プロセッサーベース (ノースブリッジ) のルートポートとコントローラーハブベース (サウスブリッジ) のルートポートの 2 種類があります。上記のように、デバイス割り当てが SR-IOV と組み合わせて使用され、仮想ゲストが VF に割り当てられている場合、これらのポートは ACS と ARI の両方をサポートする必要があります。

Intel の Xeon Processor E5 ファミリー、Xeon Processor E7 ファミリー、および High End Desktop Processor には、プロセッサーベースのルートポートでのネイティブ ACS サポートが含まれています。

Intel Platform Controller Hub ベース (PCH) の PCI Express Root Port は現在、ACS をサポートしていないか、非標準の ACS 実装を使用しているため、これらのルートポートを介して接続されたデバイスをきめ細かく分離することは困難です。これらのルートポートの多くは、ACS と同等の機能をサポートしています。Red Hat Enterprise Linux 7.3 カーネルには、X79、X99、5 シリーズから 9 シリーズ、および 100 シリーズ PCIExpress チップセットでこの ACS と同等の機能を有効にするためのサポートが含まれています。

ルートポートが ACS をサポートしていることを確認するために、PCIe デバイスをインストールするときにプロセッサーベースおよびコントローラーハブベースのルートポートを決定する方法については、ベンダーの仕様を参照してください。

さらに、I/O トポロジー内の PCIe スイッチまたはブリッジにも ACS サポートが必要です。そうでない場合、IOMMU グループが拡張される可能性があります。