DMA引擎超时和DMA内存映射

Question

我正在尝试使用Linux驱动程序。当前，当我发送事务并开始等待时，我的请求就会超时。我相信这与我在执行DMA映射时设置缓冲区的方式有关。

char *src_dma_buffer = kmalloc(dma_length, GFP_KERNEL);
char *dest_dma_buffer = kzalloc(dma_length, GFP_KERNEL);

tx_dma_handle = dma_map_single(tx_chan->device->dev, src_dma_buffer, dma_length, DMA_TO_DEVICE);    
rx_dma_handle = dma_map_single(rx_chan->device->dev, dest_dma_buffer, dma_length, DMA_FROM_DEVICE);

在Xilinx的DMA驱动程序中，他们特别注意内存对齐。特别是，它们使用dma_chan->dma_device的一个名为copy_align的属性。

• @copy_align: memcpy操作的对齐移位

const int dma_length = 16*1024;
len = dmatest_random() % test_buf_size + 1;
len = (len >> align) << align;
if (!len)
    len = 1 << align;
src_off = dmatest_random() % (test_buf_size - len + 1);
dst_off = dmatest_random() % (test_buf_size - len + 1);

src_off = (src_off >> align) << align;
dst_off = (dst_off >> align) << align;

从dmatest_random()来看，原来的地址完全是随机的。不知道能说些什么/对记忆能做些什么。

static unsigned long dmatest_random(void)
{
    unsigned long buf;

    get_random_bytes(&buf, sizeof(buf));
    return buf;
}

然后，他们使用这些偏移设置DMA的源缓冲区和目标缓冲区。

u8 *buf = thread->srcs[i] + src_off;

dma_srcs[i] = dma_map_single(tx_dev->dev, buf, len, DMA_MEM_TO_DEV);

我对此感到非常困惑。我唯一的猜测是，它将在虚拟内存中对齐源缓冲区和目标缓冲区的开头。

看看我用kmalloc和kzalloc设置缓冲区的方式，我能保证缓冲区从页面边界开始吗？我说得对吗?我需要缓冲区从页面边界开始吗？

Xilinx测试驱动程序的源代码如下：https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/blob/master/drivers/dma/xilinx/axidmatest.c

您可以在这里找到我试图解决的问题的高级描述：https://forums.xilinx.com/t5/Embedded-Linux/AXI-DMA-Drivers-for-Kernel-v-4-9-PetaLinux-2017-3/td-p/828917

Answer 1

查看一下此链接，似乎无法保证您的内存分配将从框架页面的开头开始。然而，另一个链接可能会有所帮助，在解释alloc_pages时，这可能更适合您所需要的内容。

关于DMA事务中使用的内存的对齐，我们可以读到以下内容：

什么内存是可DMA的？ 您必须知道的第一条信息是，什么内核内存可以与DMA映射工具一起使用。在这方面有一套不成文的规则，本文试图最终把它们写下来。 如果您通过页面分配器(即__get_free_page*())或通用内存分配器(即kmalloc()或kmem_cache_alloc())获得内存，则可以使用从这些例程返回的地址对该内存进行DMA处理。 这意味着您可以不使用从vmalloc()返回的内存/地址进行DMA。可以将DMA映射到映射到vmalloc()区域的底层内存，但这需要遍历页表才能获取物理地址，然后使用类似于__va()的方法将每个页面转换回内核地址。编辑:当我们集成Gerd的通用代码时更新它。 这个规则还意味着您可以不使用内核映像地址(数据/文本/bss段中的项)，也不能使用模块映像地址，也不能使用DMA的堆栈地址。这些都可以映射到与物理内存的其他部分完全不同的地方。即使这些类型的内存可以物理地使用DMA，您也需要确保I/O缓冲区是直线对齐的。如果没有这一点，您就会在带有DMA不连贯缓存的CPU上看到缓存共享问题(数据损坏)。( CPU可以写入一个单词，DMA可以在同一缓存行中写入另一个单词，其中一个可以被覆盖。) 此外，这意味着您不能将kmap()调用和DMA返回到/从该调用返回。这与vmalloc()类似。 那块I/O和网络缓冲区呢？块I/O和网络子系统确保它们使用的缓冲区对DMA from/to有效。

因此，我们只需要将地址与cacheline大小对齐，并且不需要将内存对齐到框架页(它也可以工作，但不需要)。对于关于kmalloc的手册，如果我们指定标志GFP_DMA，就会得到适合DMA事务的内存(与cacheline大小对齐)。