PCIe - DMA：一致与流式内存

Question

目前，我正在为 Linux 的 PCIe 驱动程序添加 DMA。当我阅读文档时，它通过使用 API 提到了一致或连贯的内存：

pci_set_consistent_dma_mask(...)

但从来没有真正谈论过为什么要使用它或它的作用。似乎提到调用该函数以获得最佳实践和未来证明。我能收集到的最好结果是一致的 DMA 内存没有缓存效果，并且一旦正确设置（假设我正确读取），内存就会在设备（FPGA）和 CPU 之间写入，无需任何软件/驱动程序干预。所以我的问题是：

1. 假设 PCIe 设备不需要一致的内存，那么为什么会有人使用它，或者在什么情况下使用一致的内存？
2. 如果我使用一致的内存，那么我是否不需要在 PCIe 驱动程序中为 DMA 实现中断？如果为真，那么用户空间代码和设备如何知道传输已发生？
3. 如果我连续传输很多小数据包，大约 50 字节，有时传输更大的数据包，大约 6 kB，哪种 DMA 内存更好：一致还是流式传输？

Answer 1

可以这样想：“一致”意味着它会在 CPU 和总线之间自动保持一致，而无需专门对其进行任何同步。例如 - 假设我有一个用于入站和出站数据包的记忆环。它的寿命将是整个时间系统在使用，我将要检查它所有的时间。我想这是始终一致的，因为如果不是我将不得不（手动）齐平或同步高速缓存，如果这是昂贵的，我不得不这样做很时候我感动的戒指-这将是一场噩梦.

另一方面 - 让我们使用我正在传输的单个数据缓冲区。我不是一种“一次性”交易。我可以让设备传输它——也许需要很多 PCI 周期来完成 DMA。也许这是不一致的。没关系 - 但完成后我可以刷新/同步缓存/强制一致性。如果这样做需要一点额外的时间 - 没问题 - 因为我只做一次。

所以你可能会问“为什么不让一切都保持一致”。答案是通常会有一定程度的开销来使事情保持一致。根据架构，这可能很重要。所以在这种情况下，有一些规定允许不一致（流）映射，这些映射不做缓存一致性（但需要显式同步）。因此，允许不一致的传输可能会给您带来一些性能。

也请记住 - 在某些情况下，您永远不需要任何一致性。例如 - 从网络设备读取缓冲区到内存，然后将该内存写入磁盘控制器。这些数据可能永远不会被 CPU 读取/使用 - 所以为什么要在 CPU 缓存上放置任何开销来跟踪它。

至于你对“中断”的评论——这有点奇怪。在“正常”情况下 - 您可能在一致的内存中拥有一个控制结构（如 Tx/Rx 环），您可以通过轮询来告诉您事务是否已完成。但实际传输的数据将位于不同的内存中，该内存可能是流式传输或不一致的。