linux kernel arm 的dma zone

本文介绍了在ARM架构下如何通过初始化函数__initsetup_dma_zone来配置DMA传输所需的连续物理内存区域。详细解释了当DMA控制器地址线数量有限时,如何预留特定大小的内存空间供DMA使用,并举例说明了当DMA控制器仅有20根地址线时,如何设置mdesc->dma_zone_size以确保DMA操作正常进行。

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void __init setup_dma_zone(const struct machine_desc *mdesc)
{
#ifdef CONFIG_ZONE_DMA
	if (mdesc->dma_zone_size) {
		arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size;
		arm_dma_limit = PHYS_OFFSET + arm_dma_zone_size - 1;
	} else
		arm_dma_limit = 0xffffffff;
	arm_dma_pfn_limit = arm_dma_limit >> PAGE_SHIFT;
#endif
}

//arch/arm/mm/init.c

dma控制传输的时候需要连续的物理内存,

假如dma控制只有20根地址线,最多寻址1M空间,那么一般都是在RAM的起始地址开始到,偏移mdesc->dma_zone_size处的一片区域内留作dma传输用

那么此时的dma_zone_size的大小即是1M,算起来需要256个4K pages

<think>嗯,用户想知道在Linux系统中如何分配连续的物理内存用于DMA操作。我之前学过的相关知识应该能帮上忙。首先,DMA操作需要连续的物理内存,因为外设可能直接访问物理地址,而虚拟内存的碎片化可能导致物理地址不连续。所以,系统需要一些机制来确保分配的内存是物理连续的。 我记得Linux内核中有几种方法可以做到这一点。比如CMA(连续内存分配器),这是内核的一个机制,专门用来预留大块连续的物理内存,供DMA或类似需求使用。然后,还有kmalloc函数,当使用GFP_DMA标志时,可能会从DMA区域分配内存,但大小有限制,通常不超过几MB。另外,用户空间可能通过mmap映射/dev/mem设备,但这种方法需要root权限,而且不太安全,可能被禁用。 用户提供的引用里提到了方法1使用mmap和/dev/mem,还有引用3提到DMA操作在ARM架构的例子。所以可能需要结合这些信息。另外,启动阶段的内存在实模式是直接访问物理地址,但保护模式下分页开启,所以内核需要处理线性地址到物理地址的映射。 需要注意的是,用户空间直接分配连续物理内存几乎不可能,通常需要内核模块的帮助。比如通过CMA分配,然后导出到用户空间。或者使用dma_alloc_coherent函数,这个函数会返回物理地址连续的缓存,适用于DMA。 另外,用户提到ioremap,这个函数用于将物理地址映射到内核的虚拟地址空间,可能和DMA有关联,但主要是用于访问设备内存,而不是分配内存。 总结下来,可能的分配方法包括: 1. 使用dma_alloc_coherent函数 2. 使用CMA机制 3. 启动时预留内存 4. 内核模块中使用kmalloc或vmalloc(但vmalloc不保证物理连续) 5. 用户空间通过mmap映射/dev/mem(需要内核支持,且有安全隐患) 需要具体说明每种方法的机制和示例。比如dma_alloc_coherent的用法,以及CMA的配置步骤。同时,用户空间的例子可能需要内核模块配合,比如分配内存后通过ioctl或者mmap暴露给用户程序。 可能的问题点:用户是否需要用户空间的解决方案,还是内核驱动的?根据问题描述,用户可能是在开发驱动或需要在内核中分配,但问题提到“用于DMA操作”,通常驱动中处理。因此,重点在内核的分配方法。 另外,引用3中的例子是在ARM架构,可能需要注意平台差异,比如x86没有独立DMA控制器,所以可能无法直接应用相同的方法。 所以,回答应该涵盖内核中的分配方法,如dma_alloc_coherent,CMA,启动预留,以及可能的用户空间方法,但指出其限制。同时给出代码示例,比如模块中使用dma_alloc_coherent,并说明如何配置CMA。</think>### Linux DMA连续物理内存分配方法 在Linux系统中为DMA操作分配连续物理内存需要特殊处理机制。以下是五种主要方法及其实现原理和示例: #### 1. **DMA专用API(推荐方法)** 内核提供`dma_alloc_coherent()`接口直接分配物理连续内存: ```c // 驱动代码示例 void *dma_addr; dma_handle = dma_alloc_coherent(dev, size, &dma_addr, GFP_KERNEL); ``` - **特点**:自动处理缓存一致性 - **限制**:最大分配尺寸由平台DMA限制决定(通常32-128MB) - **物理连续性保证**:通过DMA区域预分配实现[^3] #### 2. **CMA连续内存分配器** 在设备树中预留CMA区域: ```dts reserved-memory { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; ranges; my_region: region@80000000 { compatible = "shared-dma-pool"; reg = <0x80000000 0x10000000>; no-map; }; }; ``` 驱动中通过DMA API自动使用CMA区域,需要内核配置`CONFIG_DMA_CMA` #### 3. **启动阶段内存预留** 在内核启动参数中添加: ```bash mem=1G@0x0 mem=1G@0x40000000 ``` - **原理**:通过`memmap=`参数保留未映射的物理内存区域 - **使用方式**:后续通过`ioremap`映射保留区域[^4] #### 4. **kmalloc特殊标志** ```c void *buf = kmalloc(size, GFP_DMA | GFP_KERNEL); ``` - **适用场景**:小内存分配(通常<4MB) - **实现机制**:从DMA Zone直接分配 #### 5. **用户空间映射(需root权限)** ```c // 通过/dev/mem映射 int fd = open("/dev/mem", O_RDWR); void *mem = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, phys_addr); ``` - **限制**:需要内核关闭`CONFIG_STRICT_DEVMEM`保护 - **风险**:直接物理内存访问可能引发系统崩溃[^1] #### 物理地址验证方法 ```shell # 通过sysfs查看物理地址 cat /sys/kernel/debug/dma_mapping/allocations # 内核调试接口 echo phys_addr > /proc/iomem ``` #### 架构差异注意 - x86平台依赖IOMMU进行地址转换 - ARM架构可直接使用物理地址(如RK3568开发板)[^3] - MIPS架构需要处理非一致性缓存
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