一致性DMA与流式DMA

一致性DMA

dma_alloc_coherent(dev,
size, &dma_handle, gfp);

流式DMA

dma_map_single(dev, addr, size, direction);

dma_unmap_single(dev, dma_handle,
size, direction);

一致性DMA可以认为是“同步的”，就是DMA和CPU之间看到的物理内存是一致的。流式DMA则不然。

DMA操作和CPU之间的主要隔阂就是cache，因为一般来说DMA只操作物理内存，不会动cache，但CPU却首先看到的是L1 L2cache，所以设备驱动就需要调用正确的DMA函数来操作cache。拿网卡收发包为例，假如CPU发包给网卡，那CPU填好skb的数据之后，得先把cache里有关这个skb数据的行给刷到物理内存，否则网卡从物理内存拿到的数据不是真正所要的数据。反之，CPU把skb数据装配好DMA
rx descriptor的时候，得先invalid掉这个skb数据在cache里的行。这样DMA把收到的包填到物理内存后再中断告知CPU时，CPU就可以避免从cache拿到关于这个skb的老（脏）数据，而会从物理内存取包而重新建立数据cache。dma_map_single dma_unmap_single做的就是这个事情，它会根据数据的方向来判断该是clean
cache还是incalid cache。

那么DMA描述符呢，DMA控制器和CPU都要对DMA描述符做频繁操作，当CPU和DMA需要频繁的操作一块内存区域的时候，一致性DMA映射就比较合适。所以DMA描述符特别适用于一致性DMA。当然，你也可以对DMA描述符用流式操作，但那样开销就比较大了。

顺便说一句，刷cache是比较耗时的，特别是刷的区域比较大的时候。现代的很多处理器，CPU和DMA控制器之间从硬件上就能保证cache一致性，如ARM的ACP功能，这样像dma_map_single只是返回物理地址，而dma_unmap_single什么都不做。极大的提高了系统性能。