确保具有 DMA 功能的内存答案

【问题标题】：ensure the DMA -capable memory确保具有 DMA 功能的内存
【发布时间】：2015-08-11 18:58:42
【问题描述】：

我正在阅读以下document 的“部分 ID”部分，例如，我不确定该文档与内核 2.6.35 的相关性如何；特别是它说：

..the DMA address of the memory must be within the dma_mask of the device..

他们建议将某些标志（例如 GFP_DMA）传递给 kmalloc，以确保内存将落在提供的 DMA 掩码内。

但是，如果内存是从kmem_cache_create 创建的缓存池中分配的，并且使用kmem_cache_alloc(.. GFP_ATOMIC)，这不符合 DMA-API.txt 中列出的要求？

另一方面，LDD 谈到 __GFP_DMA 标志与旧 ISA 设备有关，因此我不确定这是否适用于 PCI/PCIe 设备。

如果重要的话，这是 x86 64 位平台：

pci_set_dma_mask(dev, 0xffffffffffffffffULL);
pci_set_consistent_dma_mask(dev, 0xffffffffffffffffULL);

我希望能听到一些关于它的解释。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

对于 GFP_* 对于 DMA

在 x86 上：
- ISA - 使用kmalloc() 时需要按位或GFP_DMA 和GFP_KERNEL（或_ATOMIC），原因如下：
  
  GFP_DMA 保证：
  
  (1)get_free_page返回多页且物理地址连续
  
  (2) 仅返回低于MAX_DMA_ADDRESS 的地址。由于 ISA 限制，MAX_DMA_ADDRESS 在 PC 上为 16MB
- PCI - 不需要使用GFP_DMA，因为没有MAX_DMA_ADDRESS 限制
在调用dma_map_* 或dma_alloc_coherent 时，设备会检查dma_mask。

dma_alloc_coherent 确保分配的内存能够被dma_map_* 使用，这也带来了其他好处。（实现可以选择忽略影响返回内存位置的标志，例如 GFP_DMA）

【讨论】：

谢谢。我在kernel.org/doc/Documentation/DMA-API.txt 中读到的另一个要求是“建议驱动程序编写者映射在页面边界上开始和结束的虚拟区域”。什么内核 API 保证以页面为单位进行分配？这 kmem_alloc_cache 好吗？
__get_free_page() 和 __get_free_pages() 是你想要的。 kmem_alloc_cache 不保证给你一整页。
分配页面的更多内核API可以参考/mm/page_alloc.c。
您可以将SLAB_HWCACHE_ALIGN 标志传递给kmem_cache_create 以确保您从kmem_cache_alloc 获得的所有内存都是缓存行对齐的。 kmalloc 也做类似的事情。所以kmalloc也可以保证内存是cache line对齐的。
它在内部分配 1+ 个连续的，称为 slabs。但是您不能通过调用kmem_cache_* 直接获得平板。相反，kmem_cache_alloc 返回给你的内存大小是你在它之前给kmem_cache_create 的size。