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

DMA（直接内存访问）是一种高效的数据传输方式，其数据处理流程通常如下：
1. 硬件发出中断，通知新数据已到达。
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，完成后发出另一个中断。
4. 处理程序分发新数据，唤醒相关进程，并进行清理工作。

网络卡常采用异步方式的变体，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（通常称为DMA环形缓冲区）。每个传入的数据包被放置在环中的下一个可用缓冲区中，并发出中断信号。然后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。

高效的DMA处理依赖于中断报告。虽然可以使用轮询驱动程序实现DMA，但这没有意义，因为轮询驱动程序会浪费DMA相对于处理器驱动的I/O所提供的性能优势。

2. DMA缓冲区分配

为了利用直接内存访问，设备驱动程序必须能够分配一个或多个适合DMA的特殊缓冲区。许多驱动程序在初始化时分配缓冲区，并一直使用到关闭。

当DMA缓冲区大于一页时，它必须在物理内存中占用连续的页面，因为设备使用ISA或PCI系统总线传输数据，这两种总线都携带物理地址。不过，SBus使用虚拟地址，一些架构也可以在PCI总线上使用虚拟地址，但便携式驱动程序不能依赖这种能力。

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。驱动程序编写者在为DMA操作分配内存时必须小心，并非所有内存区域都适合。特别是，大多数系统上的高端内存不能用于DMA，因为外围设备无法处理