Linux使用笔记

 

Linux使用笔记

                  -- 随风看海

 

               
内存分配
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kmalloc函数

  --> 用于分配小块内存，物理连续
get_free_page相关函数 

  --> 可用于分配大块内存，物理连续
vmlloc函数

  -->也用于分配内存，但其在虚拟地址连续，物理可能不连续

 

 

DMA
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-----操作原理与方式-----
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DMA，是一种硬件机制，允许在不需要CPU参与的情况下，外围设备和主内存之间直接传输I/O数据。

读方式：
1. 主动获取(call read)
A. 应用进程通过read主动获取外设数据
B. CPU分配相应的DMA缓冲区，通知外设传送数据到该缓冲区，并将进程放进睡眠队列
C. 外设传送完毕后触发中断
D. CPU收到中断信号后，唤醒睡眠的进程，该进程现在可以从RAM里读取数据

2. 异步中断
A. 外设送中断信号给CPU, 表明有数据到来
B. CPU收到中断信号，通过中断处理函数分配相应的DMA缓冲区，并通知外设传送数据到该缓冲区
C. 外设传送数据到该缓冲区, 并在完成后发出另一个中断信号给CPU，告诉它完成了
D. CPU收到传送完成的中断信号后，唤醒相关的进程，并继续housekeeping

写方式:
1. 主动方式(write)
A. 应用进程通过write主动向外设发送数据
B. CPU分配相应的DMA缓冲区，将数据写往该缓冲区，并通知外设读取数据
C. 外设读取完毕后触发中断
D. CPU收到传送完毕中断信号后，告诉应用进程数据已发送

-----DMA缓冲区分配------
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注意点：
1. 当DMA的缓冲区大于一页时，它们必须占据连续的物理页面。
2. 由于有一些ISA设备的地址总线只有24位，不能寻下址到32位的内存，故对于这些设备，在分配DMA缓冲区时，要
使用GFP_DMA标志。

获得DMA缓冲区的常用方式：
1. 使用通用DMA层

对于DMA需要的大缓冲区，可以通过下面的两种方法分配：
1. 在系统引导时，通过向内核传递mem=val参数，保留顶部的RAM， 然后设备驱动可以通过ioremap来访问该预留的内存。
2. 如果设备支持的话，使用分散/聚集I/O (Scatter/gather I/O)
3. 使用GFP_NOFAIL标志分配缓冲区内存，非迫不得己，不建议使用

---------DMA映射--------
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1. DMA映射包括要分配的DMA缓冲区与为该缓冲区生成的、设备可访问地址的组合
2. DMA映射用dma_addr_t来表示总线地址，只允许将该地址变量传递给DMA支持的例程和设备本身，CPU直接使用它将不可预测

3. 两种DMA映射方式：
A. 一致性DMA映射 Coherent DMA mappings
存在于整个驱动生命周期中，必须保存在一致性缓存中, 且可以同时被CPU和外设访问，开销大，优化方法少，使用较少

dma_alloc_coherent --> 获得的最小大小可能为一页，对于小缓冲区，可能采用DMA池
dma_free_coherent

DMA池 -- 一个生成小型、一致性DMA映射的机制
dma_pool_create
dma_pool_destroy
dma_pool_alloc
dma_pool_free

B. 流式DMA映射 Streaming DMA mappings
通常为单独的操作建立，在给定时刻里只能被一个设备访问，开销小，优化能力强，建议使用

dma_map_single
dma_unmap_single
dma_map_page
dma_unmap_page
pci_dma_sync_single_for_cpu
pci_dma_sync_single_for_device

注意点：
B.1. 一旦缓冲区被映射，它将属于设备，而不是处理器，在缓冲区撤销映射前，驱动不能访问其中内容
B.2. 如果缓冲区位于设备不能访问的内存区段，有些系统可能会创建一个回弹缓冲区来给设备访问