dma 相关

内核如何从网卡接收数据,传统的过程:
1.数据到达网卡
2.网卡产生一个中断给内核;
3.内核使用I/O指令,从网卡I/O区域中去读取数据;

 
我们在许多网卡驱动中(很老那些),都可以在网卡的中断函数中见到这一过程。
 
但是,这一种方法,有一种重要的问题,就是大流量的数据来到,网卡会产生大量的中断,内核在中断上下文 中,会浪费大量的资源来处理中断本身。所以,就有一个问题,“可不可以不使用中断”,这就是轮询技术,所谓NAPI技术,说来也不神秘,就是说,内核屏蔽 中断,然后隔一会儿就去问网卡,“你有没有数据啊?”……
 
从这个描述本身可以看到,如果数据量少,轮询同样占用大量的不必要的CPU资源,大家各有所长吧
 
OK,另一个问题,就是从网卡的I/O区域,包括I/O寄存器或I/O内存中去读取数据,这都要CPU 去读,也要占用CPU资源,“CPU从I/O区域读,然后把它放到内存(这个内存指的是系统本身的物理内存,跟外设的内存不相干,也叫主内存)中”。于是 自然地,就想到了DMA技术——让网卡直接从主内存之间读写它们的I/O数据,CPU,这儿不干你事,自己找乐子去:
1.首先,内核在主内存中为收发数据建立一个环形的缓冲队列(通常叫DMA环形缓冲区)。
2.内核将这个缓冲区通过DMA映射,把这个队列交给网卡
3.网卡收到数据,就直接放进这个环形缓冲区了——也就是直接放进主内存了;然后,向系统产生一个中断;
4.内核收到这个中断,就取消DMA映射,这样,内核就直接从主内存中读取数据;
 
——呵呵,这一个过程比传统的过程少了不少工作,因为设备直接把数据放进了主内存,不需要CPU的干预,效率是不是提高不少?
 
对应以上4步,来看它的具体实现:
1)分配环形DMA缓冲区
Linux内核中,用skb来描述一个缓存,所谓分配,就是建立一定数量的skb,然后用e1000_rx_ring 环形缓冲区队列描述符连接起来
2)建立DMA映射
内核通过调用
dma_map_single(struct device *dev,void *buffer,size_t size,enum dma_data_direction direction)
建立映射关系。
struct device *dev 描述一个设备;
buffer:把哪个地址映射给设备;也就是某一个skb——要映射全部,当然是做一个双向链表的循环即可;
size:缓存大小;
direction:映射方向——谁传给谁:一般来说,是“双向”映射,数据在设备和内存之间双向流动;
对于PCI设备而言(网卡一般是PCI的),通过另一个包裹函数pci_map_single,这样,就把buffer交给设备了!设备可以直接从里边读/取数据。
3)这一步由硬件完成;
4)取消映射
dma_unmap_single,对PCI而言,大多调用它的包裹函数pci_unmap_single,不取消的话,缓存控制权还在设备手里,要调用 它,把主动权掌握在CPU手里——因为我们已经接收到数据了,应该由CPU把数据交给上层网络栈;当然,不取消之前,通常要读一些状态位信息,诸如此类, 一般是调用dma_sync_single_for_cpu()让CPU在取消映射前,就可以访问DMA缓冲区中的内容
 
相关引用:
接管总线,应该就是 
https://www.cnblogs.com/xiaomayi-cyj/p/10542906.html
https://www.cnblogs.com/CasonChan/p/5166191.html
代码
https://www.cnblogs.com/wenshinlee/p/8980258.html
降低延迟
https://zhuanlan.zhihu.com/p/58669088
 

enum_nic_normal , // 默认系统接收,操作系统协议栈
enum_nic_solarflare_efvi , // solarflare efvi接收
enum_nic_exablaze_exanic , // Exablaze exanic接收
enum_nic_x710_win_speed , // win高速接收,只适用于windows
enum_nic_solarflare_win_speed , // win高速接收,目前只适用于windows

posted @ 2021-09-11 12:40  caopf  阅读(157)  评论(2编辑  收藏  举报