DMA 버퍼는 누가 읽고 쓰고 있습니까?

주소 세 개를 같은 숫자로 생각하면 안 됩니다

드라이버의 void *buf는 CPU가 사용하는 가상 주소입니다. 장치에 넘길 dma_addr_t dma는 장치가 사용하는 DMA 주소입니다. 같은 RAM을 가리켜도 두 값은 다를 수 있습니다. IOMMU가 있으면 DMA 주소에서 물리 주소로 변환하고, 그 밖의 플랫폼에서는 버스의 주소 변환이나 bounce buffer가 관여할 수 있습니다. RAM 용량이 4 GiB라고 해서 물리 주소가 반드시 0부터 4 GiB 직전까지 연속이라는 뜻도 아닙니다.

따라서 virt_to_phys(buf)를 계산해 장치 레지스터에 쓰는 방식으로 DMA API를 대신하지 않습니다. ioremap()은 CPU가 MMIO 레지스터에 접근할 매핑을 만드는 함수입니다. DMA 버퍼를 장치에 등록하는 함수가 아닙니다. CPU 주소와 DMA 주소 SWIOTLB의 bounce buffer

송신 버퍼 하나의 수명을 따라갑니다

아래는 동작 순서를 설명하는 의사 코드입니다. start_tx()와 wait_tx_finished()는 실제 커널 API가 아니라 보드의 드라이버가 구현해야 할 부분입니다. 이 경로가 반환할 버퍼는 DMA API에 적합한 메모리에서 확보했고 장치의 DMA mask도 설정했다고 가정합니다. 매핑 이후에는 전송이 정상 완료되는 경로를 보여 줍니다.

fill_packet(buf, size);
dma = dma_map_single(dev, buf, size, DMA_TO_DEVICE);
if (dma_mapping_error(dev, dma)) {
    release_packet(buf);
    return -EIO;
}
start_tx(dma, size);
wait_tx_finished();
dma_unmap_single(dev, dma, size, DMA_TO_DEVICE);
release_packet(buf);

이 예제는 CPU와 장치가 같은 streaming 버퍼를 동시에 고쳐 쓰지 않게 구성했습니다. 실제 드라이버는 완료 인터럽트, 취소, timeout, 장치 제거 때에도 이 수명이 깨지지 않게 해야 합니다. DMA API의 매핑·동기화 규칙

매핑을 유지하면서 버퍼를 재사용할 수도 있습니다

Streaming은 “한 번만 전송할 수 있는 메모리”라는 뜻이 아닙니다. 매핑을 유지하고 적절히 동기화해 여러 번 사용할 수도 있습니다. Coherent도 “CPU가 읽을 때 장치 작업이 이미 끝나 있다”는 뜻이 아닙니다. cache 일관성과 작업 완료는 서로 다른 조건입니다.

Coherent여도 순서와 완료 확인은 필요합니다

장치가 descriptor의 valid 비트를 보고 일을 시작한다면, 주소와 길이를 먼저 보게 하고 valid를 마지막에 보게 해야 합니다. Coherent 메모리는 cache 관리를 생략할 수 있게 해 주지만, 드라이버가 원하는 여러 메모리 접근의 순서를 모두 대신 정해 주지는 않습니다. dma_wmb() 같은 barrier와 MMIO 접근자 사용 여부는 descriptor·장치 규약을 따라야 합니다. DMA와 MMIO의 ordering

이어서 읽기

• DMA와 IOMMU 기존 분석
• 펌웨어와 공유하는 메모리