UFS DMA介绍

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已于 2024-03-25 22:17:03 修改

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文章标签： linux ufs 1024程序员节

于 2024-03-25 21:35:16 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/guozhidixian/article/details/129786565

一. Linux DMA简介

我们知道DMA是Direct Memory Access, 不需要CPU的参与，也可以直接访问内存中的数据。

CPU 虚拟地址：内核空间由于有MMU内存管理，正常使用的是虚拟地址

CPU物理地址：virtual memory system (TLB, page tables, etc) 会将CPU虚拟地址转换为物理地址。

总线地址： IO设备主要使用的是总线地址，如果一个设备在MMIO地址上有寄存器，或者如果它执行DMA来读取或写入系统存储器，那么该设备使用的地址就是总线地址。在一些系统中，总线地址与CPU物理地址相同，但通常情况下并非如此。IOMMU和主机桥可以在物理地址和总线地址之间产生任意映射。

在一些简单的系统中，设备可以直接对物理地址Y进行DMA。但在许多其他系统中，有IOMMU硬件可以将DMA地址转换为物理地址，例如，它将Z转换为Y。这是DMA API的部分原因：驱动程序可以向DMA_map_single（）等接口提供虚拟地址X，它设置任何所需的IOMMU映射并返回DMA地址Z。然后驱动程序告诉设备进行DMA到Z，IOMMU将其映射到系统RAM中地址Y处的缓冲区。

为了让Linux能够使用动态DMA映射，它需要来自驱动程序的一些帮助，也就是说，它必须考虑到DMA地址应该只在实际使用时映射，并且在DMA传输后取消映射。

二. UFS DMA 概述

UFS作为块设备，读写操作进行时，数据传输的时候还是非常耗时的，如果一直需要靠CPU参与，势必会影响系统整体的调度，所有UFS子系统也会引入DMA机制，

(1)在数据准备阶段CPU参与，

(2)数据传输阶段CPU不参与，移交控制器交给DMA处理，

(3)数据传输处理完成后，DMA返还控制权给CPU。

三. UFS DMA 详解

UFS作为块设备传输，非常占用CPU的时间，为了解放CPU，UFS数据传输采用DMA的方式。

1 . 设置DMA的寻址能力

目前现在都是ARM64架构，64位系统，所以将DMA寻址能力设置为64位寻址，能够最大化DMA的寻址能力

ufshcd_set_dma_mask

/**
 * ufshcd_set_dma_mask - Set dma mask based on the controller
 *			 addressing capability
 * @hba: per adapter instance
 *
 * Returns 0 for success, non-zero for failure
 */
static int ufshcd_set_dma_mask(struct ufs_hba *hba)
{
	if (hba->capabilities & MASK_64_ADDRESSING_SUPPORT) {
		if (!dma_set_mask_and_coherent(hba->dev, DMA_BIT_MASK(64)))
			return 0;
	}
	return dma_set_mask_and_coherent(hba->dev, DMA_BIT_MASK(32));
}