淺淺講解下Linux內(nèi)存管理之CMA
說明：
Kernel版本：4.14
ARM64處理器，Contex-A53，雙核
使用工具：Source Insight 3.5， Visio
1. 概述
Contiguous Memory Allocator, CMA，連續(xù)內(nèi)存分配器，用于分配連續(xù)的大塊內(nèi)存。CMA分配器，會Reserve一片物理內(nèi)存區(qū)域：
設備驅(qū)動不用時，內(nèi)存管理系統(tǒng)將該區(qū)域用于分配和管理可移動類型頁面；
設備驅(qū)動使用時，用于連續(xù)內(nèi)存分配，此時已經(jīng)分配的頁面需要進行遷移；
此外，CMA分配器還可以與DMA子系統(tǒng)集成在一起，使用DMA的設備驅(qū)動程序無需使用單獨的CMA API。
2. 數(shù)據(jù)結構
內(nèi)核定義了struct cma結構，用于管理一個CMA區(qū)域，此外還定義了全局的cma數(shù)組，如下：
base_pfn：CMA區(qū)域物理地址的起始頁幀號；count：CMA區(qū)域總體的頁數(shù)；*bitmap：位圖，用于描述頁的分配情況；order_per_bit：位圖中每個bit描述的物理頁面的order值，其中頁面數(shù)為2^order值；
來一張圖就會清晰明了：
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3. 流程分析
3.1 CMA區(qū)域創(chuàng)建
3.1.1 方式一 根據(jù)dts來配置
之前的文章也都分析過，物理內(nèi)存的描述放置在dts中，最終會在系統(tǒng)啟動過程中，對dtb文件進行解析，從而完成內(nèi)存信息注冊。
CMA的內(nèi)存在dts中的描述示例如下圖：
在dtb解析過程中，會調(diào)用到rmem_cma_setup函數(shù)：
3.1.2 方式二 根據(jù)參數(shù)或宏配置
可以通過內(nèi)核參數(shù)或配置宏，來進行CMA區(qū)域的創(chuàng)建，最終會調(diào)用到cma_declare_contiguous函數(shù)，如下圖：
3.2 CMA添加到Buddy System
在創(chuàng)建完CMA區(qū)域后，該內(nèi)存區(qū)域成了保留區(qū)域，如果單純給驅(qū)動使用，顯然會造成內(nèi)存的浪費，因此內(nèi)存管理模塊會將CMA區(qū)域添加到Buddy System中，用于可移動頁面的分配和管理。CMA區(qū)域是通過cma_init_reserved_areas接口來添加到Buddy System中的。
core_initcall(cma_init_reserved_areas);
core_initcall宏將cma_init_reserved_areas函數(shù)放置到特定的段中，在系統(tǒng)啟動的時候會調(diào)用到該函數(shù)。
3.3?CMA分配/釋放
CMA分配，入口函數(shù)為
cma_alloc：
CMA釋放，入口函數(shù)為
cma_release：函數(shù)比較簡單，直接貼上代碼
3.4?DMA使用
代碼參考driver/base/dma-contiguous.c，主要包括的接口有：
在上述的接口中，實際調(diào)用的就是cma_alloc/cma_release接口來實現(xiàn)的。
整體來看，CMA分配器還是比較簡單易懂，也不再深入分析。
原文作者：LoyenWang
