【引用】DMA記憶體申請--dma_alloc_coherent

阿新 • • 發佈：2019-01-20

在專案驅動過程中會經常用到dma傳輸資料，而dma需要的記憶體有自己的特點，一般認為需要實體地址連續，並且記憶體是不可cache的，在linux核心中提供一個供dma所需記憶體的申請函式dma_alloc_coheren. 如下所述：
dma_alloc_coherent()

dma_alloc_coherent() -- 獲取物理頁，並將該物理頁的匯流排地址保存於dma_handle，返回該物理頁的虛擬地址

void *
dma_alloc_coherent(struct device *dev,        size_t size,
                   dma_addr_t    *dma_handle, gfp_t gfp)
{
    void *ret;
    if (!dev || *dev->dma_mask >= 0xffffffffUL)
        gfp &= ~GFP_DMA;
    ret = (void *)__get_free_pages

(gfp, get_order(size)); //(1)
    if (ret) {
        memset(ret, 0, size);
        *dma_handle = virt_to_bus(ret);                   //(2)
    }
    return ret;
}

(1) 將size轉換成order，即2^order
(2) 將虛擬地址ret轉換成匯流排地址

這個函式是一個平臺相關的函式，以上是在x86平臺的實現細節，從這裡我們可以看到該函式返回值為linux 核心線性地址，所以對於驅動開發過程的mmap函式實現提供了便利。
但是在powerpc平臺卻不是這樣，筆者就曾經遇到在將pci驅動從x86平臺移植到powerpc平臺時出現問題。
首先我們來先看一下兩個平臺對於dma記憶體的處理。
x86:
     linux記憶體區域分為DMA區域，Normal記憶體區域與高階記憶體區域，高階記憶體區域為當實體記憶體高於768M時使用，一般DMA區域為16M，這段空間由作業系統預留。DMA區域與Normal區域全部使用線性對映，採用邏輯地址使用，高階記憶體使用核心虛擬地址。其中核心空間的分部為：
物理區--8M隔離--vmalloc區--8k隔離--4M的高階對映區--固定對映區--128k

powerpc：
    本節採用freescale的mpc5121晶片為例，核心沒有采用Normal記憶體區域，只使用ZONE_DMA和ZONE_HIMEM兩種型別的空間，其中ZONE_DMA存放低端記憶體， ZONE_HIMEN存放高階記憶體，整個記憶體不在採用邏輯地址這一概念。所以基於邏輯地址的操作沒有可移植性。

下面看下具體的區別：
void * __dma_alloc_coherent(size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
{
          //物理空間頁的申請
          page = alloc_pages(gfp, order);

         //對物理空間進行清零cache
         {
                       unsigned long kaddr = (unsigned long)page_address(page);
                       memset(page_address(page), 0, size);
                       flush_dcache_range(kaddr, kaddr + size);
          }

         //申請虛擬空間
         c = vm_region_alloc(&consistent_head, size,   gfp &
                                     ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM));

       //實現虛擬地址與實體地址對映
       if (c) {
                 unsigned long vaddr = c->vm_start;
                 pte_t *pte = consistent_pte + CONSISTENT_OFFSET(vaddr);
                 struct page *end = page + (1 << order);

                 split_page(page, order);

                 /*
                  * Set the \"dma handle\"
                  */
                 *handle = page_to_bus(page);

                do {
                         BUG_ON(!pte_none(*pte));

                         SetPageReserved(page);
                         set_pte_at(&init_mm, vaddr,
                                   pte, mk_pte(page, pgprot_noncached(PAGE_KERNEL)));
                         page++;
                         pte++;
                         vaddr += PAGE_SIZE;
                 } while (size -= PAGE_SIZE);

     // 返回值為核心虛擬地址。
      return (void *)c->vm_start

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