DMA buffer及内存映射相关
本文是原「蜗窝讨论区」的历史存档（2017-06-19），来自版块「Linux kernel技术问答」，共 7 帖。讨论区已停止服务，此处仅供查阅。
linuxer好， 最近在学习V4L2时产生一些疑问，麻烦@linuxer帮忙点拨以下理解是否正确？ 1、在驱动实现的mmap接口函数中，可以使用dma_mmap_attrs把外部sensor申请的DMA缓冲区mmap到用户空间，此时之前申请DMA缓冲区的函数必须是dma_alloc_attrs，mmap之后相当于有两块虚拟地址对应了同一块物理地址。 2、dma_alloc_attrs和dma_alloc_coherent在用法上有什么区分吗？适用场景？ 3、我看到像一些fb驱动实现的mmap调用的都是remap_pfn_range，网上说可以使用它来映射内存中的保留页、设备I/O、framebuffer、camera等内存。那是不是可以这样理解：remap_pfn_range作用是用来将物理地址映射到用户空间，ioremap作用是用来将物理地址映射到内核空间。 4、在videobuf2-dma-config.c中有dma-buf的实现，大概是一个供用户空间或其他设备驱动共享DMA buffer的技术，虽然使用步骤很简单（调用几个API）但我这里还是不太理解：假设1中的想法正确的话，那它和dma_mmap_attrs映射DMA缓冲区到用户空间的手段有什么区别吗，感觉dma_mmap_attrs也有“共享”的意思，ISP负责向DMA buffer放数据，用户空间负责从DMA buffer取数据。 5、ISP各个子模块间流通数据需要内存额外开辟buffer中转吗（比如preview、resizer、H3A之间），还是它们有相应的硬件缓冲区，只需要将最终处理完的数据放到内存buffer就OK了 6、像camera、framebuffer用的大内存都来自保留内存吗（mem=size），感觉这种方式比较粗放、浪费，有其它更好的技术吗？
以上问题麻烦@linuxer前辈解惑，等您不帮时回复即可，不胜感激！
过两天再回复你
感谢前辈关注，问题问的有些多还望@linuxer见谅，如果有些问题您觉得没什么价值，那就pass掉可以啦
技术交流，不需要这么客气。
1、是的，两段虚拟地址mapping到了一个物理地址段。dma_alloc_attrs会返回一个虚拟地址，内核可以使用这个地址访问DMA buffer，dma_alloc_attrs同时会返回dma_handle这个bus address，用于外设访问DMA Buffer。dma_mmap_attrs会针对DMA buffer创建第二mapping，这次是mapping到userspace，方便进程用户空间直接访问DMA Buffer. 2、dma_alloc_coherent其实还有很多变种，例如dma_alloc_noncoherent, dma_alloc_writecombine等，因此为了统一起来，新内核提供了一个统一的dma_alloc_attrs函数来替代旧的dma_alloc_*系列函数接口。具体场景很复杂，和cpu arch、cpu和外设如何互联，cpu和memory如何互联相关，不是一句话可以讲清楚的，不过，对于普通驱动，使用dma_alloc_coherent分配coherent DMA buffer是最简单的，不需要考虑cpu和device在操作DMA Buffer上的同步。 3、你说的也对，但是这里可以补充一些信息。remap_pfn_range是把一个page frame（有对应的struct page与之对应，也就有pfn，page frame number）mapping到userspace的虚拟地址空间上去（vma）。ioremap一般不用于mapping page frame，它一般用来mapping外设的MMIO（寄存器地址空间）。 4、我对V4L2没有研究，不过我觉得videobuf2-dma-contig.c这个管理dma buffer的模块，最终应该还是通过dma_mmap_attrs把DMA buffer mapping到用户空间的，只不过它会附加一些管理dma buffer的功能。BTW，我猜的，仅供参考。 5、这个不是非常了解，不好回答。 6、想要大块的连续内存，可以在内核管理模块之外开辟reserved memory，这样驱动可以永远可以bring up，不会因为memory分配导致问题，不过，在不加载驱动的时候，那些保存的内存的确是有些浪费，也许CMA可以解决这个问题。
多谢linuxer细心解答，这样就明白多了。 另外，“DMA controller做数据搬运期间，CPU可以并发地执行其他任务”像这样的描述一直不是很理解，DMA在占用总线传输数据时，CPU怎么还能并发执行呢？
你这个问题其实和CPU系统架构相关的，如果整个系统的组件（cpu、dma controller、各种外设）都是在一条总线上的话，那么，当DAM发起bus transaction的时候，CPU已经不能发起第二个bus transaction，对memory进行访问了。不过现代的计算机系统的架构都不是那么的简单，各个cpu core有各自的cache或者共享的cache，DMA controller通过互连器件和cpu core进行互联，因此，各个cpu core以及DMA controller都是在不同的总线上，因此，虽然DMA占用了总线，并不影响cpu的并发。
感谢linuxer 百忙之中的回答。楼主 有空可以看看 kernel alsa 音频数据 也是通过dma 进行传输的。