什么是Linux内核上下文中的DMA映射和DMA引擎？

Question

什么是Linux内核上下文中的DMA映射和DMA引擎？什么时候可以在Linux设备驱动程序中使用DMA映射API和DMA引擎API？任何真正的Linux设备驱动程序示例作为参考都会很棒.

Answer 1

什么是Linux内核上下文中的DMA映射和DMA引擎？

内核通常使用虚拟地址.功能如kmalloc(),vmalloc()通常返回虚拟地址.它可以存储在void*.虚拟内存系统将这些地址转换为物理地址.这些物理地址实际上对驱动程序没用.驱动程序必须使用ioremap()映射空间并生成虚拟地址.

               CPU                  CPU                  Bus
             Virtual              Physical             Address
             Address              Address               Space
              Space                Space

            +-------+             +------+             +------+
            |       |             |MMIO  |   Offset    |      |
            |       |  Virtual    |Space |   applied   |      |
          C +-------+ --------> B +------+ ----------> +------+ A
            |       |  mapping    |      |   by host   |      |
  +-----+   |       |             |      |   bridge    |      |   +--------+
  |     |   |       |             +------+             |      |   |        |
  | CPU |   |       |             | RAM  |             |      |   | Device |
  |     |   |       |             |      |             |      |   |        |
  +-----+   +-------+             +------+             +------+   +--------+
            |       |  Virtual    |Buffer|   Mapping   |      |
          X +-------+ --------> Y +------+ <---------- +------+ Z
            |       |  mapping    | RAM  |   by IOMMU
            |       |             |      |
            |       |             |      |
            +-------+             +------+

如果设备支持DMA,则驱动程序使用kmalloc或类似的接口设置缓冲区,该接口返回虚拟地址(X).虚拟内存系统将X映射到系统RAM中的物理地址(Y).驱动程序可以使用虚拟地址X来访问缓冲区,但设备本身不能,因为DMA不通过CPU虚拟内存系统.在某些系统中,只有Device可以直接对物理地址执行DMA.在某些系统中,IOMMU硬件用于将DMA地址转换为物理地址.如上图所示,它将Z转换为Y.

什么时候可以在Linux设备驱动程序中使用DMA映射API？

理由使用DMA映射API是驱动器可以返回虚拟地址X到接口等dma_map_single(),其设置任何所需的IOMMU映射并返回DMA地址然后Z.The驱动告知装置做DMA至Z和IOMMU其映射到系统RAM中地址为Y的缓冲区.

参考来自此链接.

任何真正的Linux设备驱动程序示例作为参考都会很棒.

一个简单的PCI DMA示例

在Linux内核中,您可以查看drivers/dma中的各种真实驱动程序.

Answer 2

dmaengine 是用于开发 DMA 控制器驱动程序的通用内核框架。

您可以阅读： dmaengine 提供者 。您可以在drivers/dma下找到大量 dmaengine 驱动程序的示例。