dma_alloc_coherent 和 dma_map_single 的区别

dma_alloc_coherent 和 dma_map_single 的主要区别在于 内存分配方式、地址一致性 和 适用场景。

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1. dma_alloc_coherent

特点：

• 分配并映射 一个 DMA 兼容的缓冲区。
• 返回的 CPU 地址和 DMA 地址 一致性（coherent），即 CPU 和设备对该区域的访问始终保持同步，不需要额外的缓存同步操作。
• 分配的内存通常来自 DMA 兼容区（如 dma_direct_alloc），不会是高地址的不可访问区域。
• 适用于 设备会持续访问的缓冲区，例如环形缓冲区（ring buffer）、共享内存（shared buffer）。

使用方式：

void *cpu_addr;
dma_addr_t dma_handle;

cpu_addr = dma_alloc_coherent(dev, size, &dma_handle, GFP_KERNEL);
if (!cpu_addr) {
    dev_err(dev, "Failed to allocate DMA buffer\n");
    return -ENOMEM;
}

// 设备和 CPU 可以直接访问 cpu_addr，数据总是同步的

// 使用完成后释放
dma_free_coherent(dev, size, cpu_addr, dma_handle);

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2. dma_map_single

特点：

• 仅映射 现有的 CPU 地址（如 kmalloc 分配的地址）。
• 可能需要调用 dma_sync_single_for_{cpu|device} 进行缓存同步，因为 CPU 和设备的视图可能不同步（非一致性）。
• 适用于 临时传输 的数据缓冲区，而不是长时间共享的内存。
• 需要 手动释放映射（dma_unmap_single）。

使用方式：

void *cpu_addr = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
dma_addr_t dma_handle;

if (!cpu_addr)
    return -ENOMEM;

// DMA 映射
dma_handle = dma_map_single(dev, cpu_addr, size, DMA_TO_DEVICE);
if (dma_mapping_error(dev, dma_handle)) {
    dev_err(dev, "DMA mapping failed\n");
    kfree(cpu_addr);
    return -EIO;
}

// 设备可以访问 dma_handle 指向的地址

// 传输完成后，解除映射
dma_unmap_single(dev, dma_handle, size, DMA_TO_DEVICE);

// 释放 CPU 端的缓冲区
kfree(cpu_addr);

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3. 主要区别对比

	dma_alloc_coherent	dma_map_single
作用	分配并映射 DMA 兼容的内存	仅映射已有的 CPU 内存
缓存一致性	一致性内存（不需要 dma_sync）	可能是非一致性内存，需要 dma_sync
适用场景	长时间存在的共享缓冲区	临时传输数据的缓冲区
释放方式	dma_free_coherent	dma_unmap_single + kfree

何时用 dma_alloc_coherent？

• 设备和 CPU 长期共享 该缓冲区，如 DMA ring buffer。
• 需要避免 CPU 和设备缓存不一致问题（无需 dma_sync）。

何时用 dma_map_single？

• 只进行 短时间的 DMA 传输，数据使用完即释放。
• 需要映射 kmalloc 或 vmalloc 申请的内存用于 DMA。

总结：

• 短期传输：kmalloc + dma_map_single + dma_unmap_single
• 长期共享：dma_alloc_coherent + dma_free_coherent