47、深入理解DMA：原理、操作与不同架构支持

深入理解DMA：原理、操作与不同架构支持

1. DMA数据处理流程

在异步数据处理中，DMA（直接内存访问）的数据处理流程通常如下：
1. 硬件触发中断，宣告新数据已到达。
2. 中断处理程序分配一个缓冲区，并告知硬件将数据传输到该缓冲区的位置。
3. 外围设备将数据写入缓冲区，完成后触发另一个中断。
4. 处理程序分发新数据，唤醒相关进程，并进行必要的清理工作。

网络卡常采用一种异步方式的变体，它们通常期望在与处理器共享的内存中建立一个循环缓冲区（常称为DMA环形缓冲区）。每个传入的数据包会被放置在环中下一个可用的缓冲区，然后触发中断。接着，驱动程序将网络数据包传递给内核的其他部分，并在环中放置一个新的DMA缓冲区。

2. DMA缓冲区分配

2.1 缓冲区分配的基本要求

DMA缓冲区在大于一页时，必须在物理内存中占据连续的页面，因为设备使用ISA或PCI系统总线传输数据，这些总线传输的是物理地址。不过，SBus使用虚拟地址，不受此限制。

2.2 分配时机

DMA缓冲区可以在系统启动时或运行时分配，但模块只能在运行时分配。分配内存时，驱动程序编写者需注意选择适合DMA操作的内存类型，因为并非所有内存区域都适用，例如，大多数系统中高内存区域无法用于DMA。

2.3 不同设备的内存分配

现代总线上的大多数设备可以处理32位地址，普通内存分配对它们适用。但一些PCI设备无法实现完整的PCI标准，不能处理32位地址，而ISA设备则仅限于16位地址。对于这类有地址限制的设备，可在 kmalloc