DMA_ZONE、dma_mask、coherent_dma_mask和dma bounce相关问题

在camera V4L2中，系统使用了alloc_page( )申请了一段内存给DMA使用，产生疑问：dma的内存不是在申请的时候加上flags：__GFP_GMA，此下文给出答复，同时结合在DQBUF中dma_cache_maint( )（有转博文）保证了dma和cache一致性。


本文针对ARM体系结构，参考的内核版本是2.6.32。

1.       为什么存在DMA ZONE？

原因是某些硬件的DMA引擎不能访问到所有的内存区域，因此，加上一个DMA ZONE，当使用GFP_DMA方式申请内存时，获得的内存限制在DMA_ZONE的范围内，这些特定的硬件需要使用GFP_DMA方式获得可以做DMA的内存；

如果系统中所有的设备都可选址所有的内存，那么DMA ZONE覆盖所有内存。

2.       device结构体的dma_mask和dma_coherent_mask的作用分别是什么？

dma_mask是设备DMA能访问的内存范围，dma_coherent_mask则作用于申请一致性DMA缓冲区。

3.       dma_alloc_coherent分配的内存一定在DMA ZONE内吗?

答案是否定的，应该说绝对多数情况下都不在DMA ZONE内。dma_alloc_coherent会调用__dma_alloc，__dma_alloc判断是否从DMA ZONE申请内存的依据是：

        u64 mask = get_coherent_dma_mask(dev);

        …

        if (mask < 0xffffffffULL)

                gfp |= GFP_DMA;

 

        page = alloc_pages(gfp, order);

        if (!page)

                goto no_page;

由此可见，只有当设备的dma_coherent_mask小于全部地址访问 （0xFFFFFFFF）的时候，也就是针对少数特殊设备，才会去DMA ZONE申请内存，其他时候直接从NORMAL ZONE获得内存。而对于绝大多数设备而言，DMA寻址范围是0xFFFFFFFF。

4.       什么时候需要DMA bounce?

最常见的case是，当底层驱动做DMA操作时所使用的内存不是透过 dma_alloc_coherent等一致性DMA缓冲区API获得，而是来自于驱动的上层，譬如文件系统，那么驱动在执行DMA操作时，会调用流式 DMA API，如map_single等。而如果上层传下来的内存超过了设备DMA可寻址的内存范围，即：

needs_bounce = (dma_addr | (dma_addr + size - 1)) & ~mask;

得到满足的时候，这片区域不能执行DMA，map_single底层会自动执行DMA。