【转】scatterlist && DMA
DMA是一种无须CPU的参与就可以让外设与系统内存之间进行双向数据传输的硬件机制。使用DMA可以是系统CPU从实际的IO数据传输过程中摆脱出来，从而大大提
供系统的吞吐率。DMA方式的数据传输由DMA控制器(DMAC)控制，在传输期间，CPU可以并发地执行其他任务，当DMA结束后，DMAC通过中断通知CPU数据传输已经结束，然后由CPU执行相应的中断服务程序进行后续处理。
在内存中用于与外设交互数据的一块区域被称作DMA缓冲区，在设备不支持scatter/gatherCSG,分散/聚集操作的情况下，DMA缓冲区必须是物理上联系的。
对于ISA设备而言，其DMA操作只能在16MB以下的内存进行，因此，在使用kmalloc()和__get_free_pages()及其类似函数申请DMA缓冲区时应使用GFP_DMA标志，这样能保证获得的内存是具备DMA能力的。
DMA的硬件使用总线地址而非物理地址，总线地址是从设备角度上看到的内存地址，物理地址是从CPU角度上看到的未经转换的内存地址(经过转换的那叫虚拟地址)。
在PC上，对于ISA和PCI而言，总线即为物理地址，但并非每个平台都是如此。由于有时候接口总线是通过桥接电路被连接，桥接电路会将IO地址映射为不同的物理地址。
设备不一定能在所有的内存地址上执行DMA操作，在这种情况下应该通过下列函数执行DMA地址掩码：
int dma_set_mask(struct device *dev, u64 mask);
DMA映射包括两个方面的工作：
- 分配一片DMA缓冲区；
- 为这片缓冲区产生设备可访问的地址。
内核中提供了一下函数用于分配一个DMA一致性的内存区域：
void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp);
这个函数的返回值为申请到的DMA缓冲区的虚拟地址。此外，该函数还通过参数handle返回DMA缓冲区的总线地址。与之对应的释放函数为：
void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle);
以下函数用于分配一个写合并(writecombinbing)的DMA缓冲区：
void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp);
与之对应的是释放函数：dma_free_writecombine(),它其实就是dma_free_conherent,只不过是用了#define重命名而已。
对于单个已经分配的缓冲区而言，使用dma_map_single()可实现流式DMA映射：
dma_addr_t dma_map_single(struct device *dev, void *buffer, size_t size, enum dma_data_direction direction); 如果映射成功，返回的是总线地址，否则返回NULL.最后一个参数DMA的方向，可能取DMA_TO_DEVICE, DMA_FORM_DEVICE, DMA_BIDIRECTIONAL和DMA_NONE;
与之对应的反函数是：
void dma_unmap_single(struct device *dev,dma_addr_t *dma_addrp,size_t size,enum dma_data_direction direction);
MMC的scatter list相关操作
MMC作为块设备，它的存储空间，最小单位由struct bio_vec 描述，它代表一段物理地址范围。
struct bio_vec {
struct page *bv_page;
unsigned int bv_len;
unsigned int bv_offset;
};
一次块设备传输请求，会涉及到很多个这样的不连续的物理空间。不连续的物理空间，不能直接使用DMA
这时，可以利用sg操作，让每个bio_vec结构，对应一个scatterlist结构：
struct scatterlist {
unsigned long page_link;
unsigned int offset; /* buffer offset */
dma_addr_t dma_address; /* dma address */
unsigned int length; /* length */
};
在MMC的请求处理函数中，遍历每一request中所有bio_vec结构，对应一个scatterlis结构描述：
rq_for_each_segment(bvec, rq, iter) {
... ...
sg = sg_next(sg); //指向sg链表中的下一个scatterlist
sg_set_page(sg, bvec->bv_page, bvec->bv_len, bvec->bv_offset); //使用sg描述一个页
... ...
}
... ...
sg_mark_end(sg); //标志sg链表到此sg节点就结束了
上面sg这个链表初始化代码如下:
sg_init_table(mq->bounce_sg, bouncesz / 512); 第一个参数为链表头,第二个为成员数量。
上边所涉及到的几个函数：
void sg_init_table(struct scatterlist *sg, unsigned int nents);
sg是sg链表（数组）的表头，nents是要分配的数组的个数。
void sg_set_page(struct scatterlist *sg, struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset); void sg_set_buf(struct scatterlist *sg, const void *buf, unsigned int buflen);
使用指定的参数，填充sg结构。第一个以页为页地址，偏移量，长度为接线；第二个以地址和长度为界限。
struct scatterlist *sg_next(struct scatterlist *sg);
返回下一个sg成员地址。
也有一个宏，来遍历sg链表上的所有sg结构，它的使用方法通常如下：
int i;
struct scatterlist *list, *sgentry;
/* Fill in list and pass it to dma_map_sg(). Then... */
for_each_sg(i, list, sgentry, nentries) {
program_hw(device, sg_dma_address(sgentry), sg_dma_len(sgentry));
}
sgentry为sg链表入口，nentryies是sg数组（链表）总长。
