知識星球在我們使用ARM等嵌入式Linux系統的時候，一個頭疼的問題是GPU，Camera，HDMI等都需要預留大量連續記憶體，這部分記憶體平時不用， 但是一般的做法又必須先預留著。目前，Marek Szyprowski和Michal Nazarewicz實現了一套全新的Contiguous Memory Allocator。透過這套機制，我們可以做到不預留記憶體，這些記憶體平時是可用的，只有當需要的時候才被分配給Camera，HDMI等裝置。下麵分析 它的基本程式碼流程。
宣告連續記憶體
核心啟動過程中arch/arm/mm/init.c中的arm_memblock_init()會呼叫dma_contiguous_reserve(min(arm_dma_limit, arm_lowmem_limit));
該函式位於：drivers/base/dma-contiguous.c
其中的size_bytes定義為：
static const unsigned long size_bytes = CMA_SIZE_MBYTES * SZ_1M; 預設情況下，CMA_SIZE_MBYTES會被定義為16MB，來源於CONFIG_CMA_SIZE_MBYTES=16->
由此可見，連續記憶體區域也是在核心啟動的早期，透過__memblock_alloc_base()拿到的。
另外：
drivers/base/dma-contiguous.c裡面的core_initcall()會導致cma_init_reserved_areas()被呼叫：
cma_create_area()會呼叫cma_activate_area(),cma_activate_area()函式則會針對每個page呼叫：
init_cma_reserved_pageblock(pfn_to_page(base_pfn));
這個函式則會透過set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA)將頁設定為MIGRATE_CMA型別的：
同時其中呼叫的__free_pages(page, pageblock_order);最終會呼叫到__free_one_page(page, zone, order, migratetype);
相關的page會被加到MIGRATE_CMA的free_list上面去：
list_add(&page-;>lru, &zone-;>free_area[order].free_list[migratetype]);
申請連續記憶體
申請連續記憶體仍然使用標準的arch/arm/mm/dma-mapping.c中定義的dma_alloc_coherent()和dma_alloc_writecombine()，這二者會間接呼叫drivers/base/dma-contiguous.c中的
->
->
int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
unsigned migratetype)
需要隔離page，隔離page的作用透過程式碼的註釋可以體現：
簡單地說，就是把相關的page標記為MIGRATE_ISOLATE，這樣buddy系統就不會再使用他們。
接下來呼叫__alloc_contig_migrate_range()進行頁面隔離和遷移:
其中的函式migrate_pages()會完成頁面的遷移，遷移過程中透過傳入的__alloc_contig_migrate_alloc()申請新的page，並將老的page付給新的page：
其中的unmap_and_move()函式較為關鍵，它定義在mm/migrate.c中
透過unmap_and_move()，老的page就被遷移過去新的page。
接下來要回收page，回收page的作用是，不至於因為拿了連續的記憶體後，系統變得記憶體饑餓：
->
->
釋放連續記憶體
記憶體釋放的時候也比較簡單，直接就是：
arch/arm/mm/dma-mapping.c：
將page交還給buddy。
核心記憶體分配的migratetype
核心記憶體分配的時候，帶的標誌是GFP_，但是GFP_可以轉化為migratetype：
之後申請記憶體的時候，會對比遷移型別匹配的free_list：
另外，筆者也編寫了一個測試程式，透過它隨時測試CMA的功能：
/*
* kernel module helper for testing CMA
*
* Licensed under GPLv2 or later.
*/
#include
#include
#include
#include
#include
#define CMA_NUM 10
static struct device *cma_dev;
static dma_addr_t dma_phys[CMA_NUM];
static void *dma_virt[CMA_NUM];
/* any read request will free coherent memory, eg.
* cat /dev/cma_test
*/
static ssize_t
cma_test_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
int i;
for (i = 0; i < CMA_NUM; i++) {
if (dma_virt[i]) {
dma_free_coherent(cma_dev, (i + 1) * SZ_1M, dma_virt[i], dma_phys[i]);
_dev_info(cma_dev, “free virt: %p phys: %p\n”, dma_virt[i], (void *)dma_phys[i]);
dma_virt[i] = NULL;
break;
}
}
return 0;
}
/*
* any write request will alloc coherent memory, eg.
* echo 0 > /dev/cma_test
*/
static ssize_t
cma_test_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
int i;
int ret;
for (i = 0; i < CMA_NUM; i++) {
if (!dma_virt[i]) {
dma_virt[i] = dma_alloc_coherent(cma_dev, (i + 1) * SZ_1M, &dma;_phys[i], GFP_KERNEL);
if (dma_virt[i]) {
void *p;
/* touch every page in the allocated memory */
for (p = dma_virt[i]; p
*(u32 *)p = 0;
_dev_info(cma_dev, “alloc virt: %p phys: %p\n”, dma_virt[i], (void *)dma_phys[i]);
} else {
dev_err(cma_dev, “no mem in CMA area\n”);
ret = -ENOMEM;
}
break;
}
}
return count;
}
static const struct file_operations cma_test_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = cma_test_read,
.write = cma_test_write,
};
static struct miscdevice cma_test_misc = {
.name = “cma_test”,
.fops = &cma;_test_fops,
};
static int __init cma_test_init(void)
{
int ret = 0;
ret = misc_register(&cma;_test_misc);
if (unlikely(ret)) {
pr_err(“failed to register cma test misc device!\n”);
return ret;
}
cma_dev = cma_test_misc.this_device;
cma_dev->coherent_dma_mask = ~0;
_dev_info(cma_dev, “registered.\n”);
return ret;
}
module_init(cma_test_init);
static void __exit cma_test_exit(void)
{
misc_deregister(&cma;_test_misc);
}
module_exit(cma_test_exit);
MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“Barry Song <21cnbao@gmail.com>“);
MODULE_DESCRIPTION(“kernel module to help the test of CMA”);
MODULE_ALIAS(“CMA test”);
申請記憶體：
# echo 0 > /dev/cma_test
釋放記憶體：
# cat /dev/cma_test
參考連結：
[1] http://www.spinics.net/lists/arm-kernel/msg160854.html
[2] http://www.spinics.net/lists/arm-kernel/msg162063.html
[3] http://lwn.net/Articles/447405/
