禁用特定文件的缓存/缓冲区 (Linux)

Question

我目前正在使用 Yocto Linux 构建并尝试与 FPGA 上的硬件块连接。这块是模仿一张带有FAT16文件系统的SD卡；包含单个文件 (cam.raw)。这个文件代表了FPGA和linux系统之间的共享内存空间。因此，我希望能够将数据从 linux 系统写入该内存并取回 FPGA 可能做出的任何更改（目前，FPGA 只是从内存空间中获取部分数据，并将 6 32 位字，就像我写 0x40302010 一样，如果我读回数据，应该返回 0x40302016）。但是，由于某处存在缓存，虽然我可以将数据写入 FPGA，但我无法立即取回结果。

我目前正在做这样的事情（使用 python 因为它很容易）：

% mount /dev/mmcblk1 /memstick
% python
>> import mmap
>> import os
>> f = os.open("/memstick/cam.raw", os.O_RDWR | os.O_DIRECT)
>> m = mmap.mmap(f, 0)
>> for i in xrange(1024):
...  m[i] = chr(i % 256)
...
>> m.flush() # Make sure data goes from linux to FPGA
>> hex(ord(m[0])) # Should be 0x6
'0x0'

我可以用 dd 确认数据已更改（尽管我也经常遇到缓冲问题）并使用 FPGA（SignalTap/ChipScope）工具我确实得到了正确答案（即第一个 32 位字在这种情况下是 0x03020106）。但是，有人，无论是 python 还是 linux 或两者都在缓冲文件，而不是再次从“SD 卡”（FPGA）读取并将文件数据存储在内存中。我需要完全关闭它，以便所有读取都会导致从 FPGA 读取；但我不确定缓冲发生在哪里或如何做到这一点。

任何见解将不胜感激！（注意，我可以使用 mmap.flush() 将我从 python 写入的任何数据转储到 FPGA，但我需要像反向刷新或其他东西让它将文件数据重新读取到 mmap 中！）

更新：

正如评论中所建议的， mmap 方法可能不是实现我需要的最佳方法。但是，我现在在 python 和 C 中都尝试过，但是使用 O_DIRECT 标志使用基本的 I/O 函数（python 中的 os.read/write，C 中的 read/write）。对于大多数这些操作，我最终得到 errno 22。仍在调查这个......

Answer 1

经过挖掘后，我发现 O_DIRECT 标志做错了什么。在我的 C 和 Python 版本中，我没有使用 memalign 来创建缓冲区，也没有进行块读/写。这篇文章有很好的解释：

如何在 Linux 上使用 C++ 中的 read() 和 O_DIRECT 读取文件？

因此，为了实现我正在做的事情，这个 C 程序作为一个基本示例：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define BLKSIZE 512

int main() {
  int fd;
  int x;
  char* buf;

  fd = open("/home/root/sd/fpga/cam.raw", O_RDWR | O_SYNC | O_DIRECT);
  if (!fd) {
    printf("Oh noes, no file!\n");
    return -1;
  }

  printf("%d %d\n", fd, errno);

  buf = (char*) memalign(BLKSIZE, BLKSIZE*2);

  if (!buf) {
    printf("Oh noes, no buf!\n");
    return -1;
  }

  x = read(fd, buf, BLKSIZE);
  printf("%d %d %x %x %x %x\n", x, errno, buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);

  lseek(fd, 0, 0);

  buf[0] = '1';
  buf[1] = '2';
  buf[2] = '3';
  buf[3] = '4';
  x = write(fd, buf, BLKSIZE);

  printf("%d %d\n", fd, errno);

  lseek(fd, 0, 0);

  x = read(fd, buf, BLKSIZE);
  printf("%d %d %x %x %x %x\n", x,errno, buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);

  return 0;
}

这将适合我的目的，我没有研究如何进行正确的内存对齐以以类似的方式使用 Python 的 os.read/os.write 函数。