linux - 什么是 Linux 内核上下文中的 DMA 映射和 DMA 引擎？

Question

什么是 Linux 内核上下文中的 DMA 映射和 DMA 引擎？什么时候可以在 Linux 设备驱动程序中使用 DMA 映射 API 和 DMA 引擎 API？任何真正的 Linux 设备驱动程序示例作为引用都是很好的。

Answer 1

What is DMA mapping and DMA engine in context of linux kernel?

内核通常使用虚拟地址。 kmalloc()、vmalloc() 等函数通常返回虚拟地址。它可以存储在 void* 中。虚拟内存系统将这些地址转换为物理地址。这些物理地址实际上对驱动程序没有用。驱动程序必须使用 ioremap() 映射空间并生成虚拟地址。

               CPU                  CPU                  Bus
             Virtual              Physical             Address
             Address              Address               Space
              Space                Space

            +-------+             +------+             +------+
            |       |             |MMIO  |   Offset    |      |
            |       |  Virtual    |Space |   applied   |      |
          C +-------+ --------> B +------+ ----------> +------+ A
            |       |  mapping    |      |   by host   |      |
  +-----+   |       |             |      |   bridge    |      |   +--------+
  |     |   |       |             +------+             |      |   |        |
  | CPU |   |       |             | RAM  |             |      |   | Device |
  |     |   |       |             |      |             |      |   |        |
  +-----+   +-------+             +------+             +------+   +--------+
            |       |  Virtual    |Buffer|   Mapping   |      |
          X +-------+ --------> Y +------+ <---------- +------+ Z
            |       |  mapping    | RAM  |   by IOMMU
            |       |             |      |
            |       |             |      |
            +-------+             +------+

如果设备支持 DMA ，驱动程序使用 kmalloc 或返回虚拟地址 (X) 的类似接口(interface)设置缓冲区。虚拟的内存系统将 X 映射到系统 RAM 中的物理地址 (Y)。司机可以使用虚拟地址 X 访问缓冲区，但设备本身不能，因为 DMA 不通过 CPU 虚拟内存系统。在某些系统中，只有 Device 可以直接对物理地址进行 DMA。在某些系统中，IOMMU 硬件用于将 DMA 地址转换为物理地址。请看上图，它将 Z 转换为 Y。

When DMA mapping API can be used in Linux Device Driver?

使用 DMA 映射 API 的原因是驱动程序可以将虚拟地址 X 返回到接口(interface)，如 dma_map_single()，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对 Z 执行 DMA，IOMMU 将其映射到系统中地址 Y 的缓冲区内存。

引用来自this link .

Any real Linux Device Driver example as a reference would be great.

A simple PCI DMA example

在 linux 内核中你可以查看 drivers/dma用于各种真实驱动程序。