DMA 是一种硬件机制，它允许外围组件将其 I/O 数据直接传输到主内存或从主内存传输数据，而无需系统处理器参与传输。使用这种机制可以极大地增加进出设备的吞吐量，因为大量的计算开销被消除了。
RIFFA 是一种开源通信架构，它允许通过 PCIe 在用户的 FPGA IP 内核和 CPU 的主存储器之间实时交换数据。为了建立其逻辑通道，RIFFA 在 CPU 端拥有一系列软件库，在 FPGA 端拥有 IP 核。本文主要针对其中的DMA性能（Scatter-Gather DMA）进行测试。
最近十几年，整个芯片产业都感觉到了摩尔定律的放缓，甚至失效。根据A Domain-Specific Architecture for Deep Neural Networks，以后CPU每年的性能只能进步3%左右。要改进系统性能，只能定制架构（Domain-Specific Architecture）和芯片。
有时我们需要在 Linux 内核中预留一部分内存空间用作特殊用途（给安全模块使用，给其它处理器使用，或是给特定的驱动程序使用等），在 Device Tree 中有提供两种方法对预留内存进行配置：memreserve 和 reserved-memory。
DMA(Direct Memory Access) 即直接存储器访问， DMA 传输方式无需 CPU 直接控制传输，通过硬件为 RAM 、I/O 设备开辟一条直接传送数据的通路，能使 CPU 的效率大
早期的共享内存，着重于强调把同一片内存，map到多个进程的虚拟地址空间（在相应进程找到一个VMA区域），以便于CPU可以在各个进程访问到这片内存。
Leo Hou,目前就职于IC行业某硬件数据加速独角兽企业，从事虚拟化方向，聚焦于基于QEMU/KVM的IO虚拟化和系统虚拟化，主要负责虚拟化相关方案和团队建设。
Intel采用双独立总线（英语：Dual Independent Bus，DIB），使用外部的前端总线到主系统存储器，和内部的后端总线于一个或多个中央处理器、CPU缓存间。CPU 里面的内存接口，直接和系统总线通信，然后系统总线再接入一个 I/O 桥接器（I/O Bridge）。这个 I/O 桥接器，一边接入了我们的内存总线，使得我们的 CPU 和内存通信；另一边呢，又接入了一个 I/O 总线，用来连接 I/O 设备。
我们知道外设访问内存需要通过DMA进行数据搬移，关于cpu, cache, device, dma, memory的关系可以通过下图说明：
UDC驱动的接口都定义在drivers/usb/gadget/udc/core.c文件中。USB Function驱动通过调用这些接口匹配及访问USB设备控制器，而底层USB控制器驱动要实现这些接口定义的功能。下面分析一下主要的UDC驱动接口调用流程。
如上图所示，smmu 的作用和mmu 类似，mmu作用是替cpu翻译页表将进程的虚拟地址转换成cpu可以识别的物理地址。同理，smmu的作用就是替设备将dma请求的地址，翻译成设备真正能用的物理地址，但是当smmu bypass的时候，设备也可以直接使用物理地址来进行dma；
"USB 接口"是逻辑上的 USB 设备，编写的 usb_driver 驱动程序，支持的是"USB 接口"：
本文介绍了如何通过Linux内核模块编程，实现USB设备驱动，特别是针对键盘、鼠标等输入设备的驱动开发。通过分析具体的实现过程，作者让读者了解如何通过Linux内核模块编程，实现USB设备驱动，特别是针对键盘、鼠标等输入设备的驱动开发。
在上一节LCD层次分析中,得出写个LCD驱动入口函数,需要以下4步: 1) 分配一个fb_info结构体: framebuffer_alloc(); 2) 设置fb_info 3) 设置硬件相关的操作
互联网、Linux内核书籍上充满了各种关于Linux DMA ZONE和dma_alloc_coherent、dma_map_single等的各种讲解，由于很多童鞋缺乏自身独立的思考，人云亦云，对这些概念形成了很多错误的理解。本文的目的在于彻底澄清这些误解。
DPU卸载/加速, 或AI云中, 大量使用的RDMA技术中, 比较重要的操作当属于DMA, 不管是e810, e1000, mlx5等网卡驱动, 或是刚玉项目(Corundum: https://github.com/corundum/corundum)中, 都大量使用DMA, 今天咱们跟随大佬一起深入分析动态DMA映射原理及API
在tina 根目录下，执行makekernel_menuconfig，配置路径如下：
MPSoC是带ARM处理器和FPGA(PL)的SoC，包含4核A53及其常用外部模块（PS）。A53（PS）使用Arm GIC-400，属于GICv2架构。如果想了解GIC-400的具体细节，请参考文档APU GIC: CoreLink GIC-400 Generic Interrupt Controller, DDI 0471B, r0p1。
这是一篇指导驱动工程师如何使用DMA API的文档，为了方便理解，文档中给出了伪代码的例程。另外一篇文档dma-api.txt给出了相关API的简明描述，有兴趣也可以看看那一篇，这两份文档在DMA API的描述方面是一致的。
我们先从计算机组成原理的层面介绍DMA，再简单介绍Linux网络子系统的DMA机制是如何的实现的。
linux下面的驱动虽然什么样的情形都有，但是dma驱动却并不少见。dma可以有很多的好处，其中最重要的功能就是能够帮助我们将数据搬来搬去，这个时候cpu就由时间去做别的事情了，提高了设备效率。
前两周有人询问DMA下的cache操作和dma-coherent。以前零碎看过代码。临时找，还没有找到。
0.前言 为提升信鸽基础服务质量，笔者就网络收包全流程进行了内容整理。 网络编程中我们接触得比较多的是socket api和epoll模型，对于系统内核和网卡驱动接触得比较少，一方面可能我们的系统没有需要深度调优的需求，另一方面网络编程涉及到硬件，驱动，内核，虚拟化等复杂的知识，使人望而却步。网络上网卡收包相关的资料也比较多，但是比较分散，在此梳理了网卡收包的流程，分享给大家，希望对大家有帮助，文中引用了一些同事的图表和摘选了网上资料，在文章最后给出了参考文献与部分来源，感谢这些作者的分享。 1.整体流程
Xilinx提供了完整的V4L2的驱动程序，Xilinx V4L2 driver。处于最顶层的驱动程序是V4L2框架的视频管道（Video pipeline）驱动程序，也叫桥驱动程序（bridge driver），主要代码在文件xilinx-vipp.c中。在V4L2框架中，整个视频管道（Video pipeline）可以通过媒体设备(/dev/media)配置，流媒体可以通过视频设备(/dev/video)控制。这两种设备，都是在视频管道（Video pipeline）驱动程序里创建的。所以，理解V4L2的管道（pipeline）驱动程序是理解Xilinx所有Video IP 在Linux下工作情况的基础。
通过前面的文章我们已经了解了「数据包从HTTP层->TCP层->IP层->网卡->互联网->目的地服务器」这中间涉及的知识。
以前提到过vdpa，只有mellanox connectx-5网卡，不支持vdpa，公司最近来了mellanox DPU，也就是bluefield-2，自带connectx-6网卡，硬件支持vdpa，再分析一下看怎么个搞法。
在嵌入式系统里，以太网是一个基本的接口，既用于调试，也用于数据传输。所以在单板调试过程中，以太网是一个基本的任务。如果以太网工作正常，也可以说是一个重要的里程碑。 Xilinx MPSoC支持多个网卡，应用成熟，下面是常见的调试思路。
Vivado 2024.1, Vitis Classic 2024.1, Avnet UltraZed Board. AMD R2544 Board, Ubuntu 20.04
NIC 在接收到数据包之后，首先需要将数据同步到内核中，这中间的桥梁是 rx ring buffer。它是由 NIC 和驱动程序共享的一片区域，事实上，rx ring buffer 存储的并不是实际的 packet 数据，而是一个描述符，这个描述符指向了它真正的存储地址，具体流程如下：
键盘可以说是我们最常使用的输入硬件设备了，但身为程序员的你，你知道「键盘敲入 A 字母时，操作系统期间发生了什么吗」？
惠伟：virtio+ovs转发原理和性能分析zhuanlan.zhihu.com
USB设备控制器（UDC）驱动的框图如下图所示，由三部分组成。第一部分是UDC驱动核心层，在drivers/usb/gadget/udc/core.c文件中实现，该层是一个兼容层，将USB Function驱动和具体的USB gadget驱动隔离开，抽象了统一的接口和数据结构，向USB Function驱动提供了统一且稳定的接口，同时完成USB Function驱动和USB gadget驱动的匹配。第二部分是gadget driver层，负责驱动硬件工作，和具体的USB设备控制器硬件相关，dwc3的gadget driver驱动在drivers/usb/dwc3/gadget.c文件中实现。第三部分是USB设备控制器硬件。
从树莓派底层玩家的角度上来看，树莓派4算的上一款比较好的开发板。在树莓派4之前，有线网卡的驱动都是接在USB设备上，也就是说之前的树莓派都是必须启用了USB协议，然后再开启网卡，这样网速的差别以及网络处理效率上的差别也就不敢恭维了。博通bcm的网卡芯片还是不错的，这次为树莓派4适配和千兆以太网口，配上树莓派4的a72的4核的芯片，真的算是非常的良心的开发板了。学习网络编程，除了熟悉各种TCP,UDP的协议之外，如果能够了解底层驱动的工作原理，那也算是锦上添花的事情。本文主要针对树莓派4有线网卡的驱动模型，以及数据收发的方式，进行梳理总结，同时学习一些比较好的网卡设计模式。
在上期，大家了解了虚拟机中的纯虚拟化设备(Emulation)和半虚拟化(Para-virtualiazation)是如何工作的。
原文链接：https://blog.csdn.net/dog250/article/details/46666029
今天分享一篇经典Linux协议栈文章，主要讲解Linux网络子系统，看完相信大家对协议栈又会加深不少，不光可以了解协议栈处理流程，方便定位问题，还可以学习一下怎么去设计一个可扩展的子系统，屏蔽不同层次的差异。
程磊，某手机大厂系统开发工程师，阅码场荣誉总编辑，最大的爱好是钻研Linux内核基本原理。
引言 传统的 Linux 操作系统的标准 I/O 接口是基于数据拷贝操作的，即 I/O 操作会导致数据在操作系统内核地址空间的缓冲区和应用程序地址空间定义的缓冲区之间进行传输。这样做最大的好处是可以减少磁盘 I/O 的操作，因为如果所请求的数据已经存放在操作系统的高速缓冲存储器中，那么就不需要再进行实际的物理磁盘 I/O 操作。但是数据传输过程中的数据拷贝操作却导致了极大的 CPU 开销，限制了操作系统有效进行数据传输操作的能力。 零拷贝（ zero-copy ）技术可以有效地改善数据传输的性能，在内核驱动程序（比如网络堆栈或者磁盘存储驱动程序）处理 I/O 数据的时候，零拷贝技术可以在某种程度上减少甚至完全避免不必要 CPU 数据拷贝操作。
所有工具和参考设计使用2021.2。编译和测试X86主机（Host）的操作系统是CentOS 7.9.2009。测试的单板是VCK190，测试的是CPM QDMA。 记录和脚本里的井号，或者第一行开始处的井号，由于和Markdown语法有冲突，替换成了星号。有些软件打印的记录非常长，于是把其中部分内容替换成了“......”。
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HMM: 异构内存管理(Heterogeneous Memory Management)
对于用户空间的应用程序，我们通常根本不关心page的物理存放位置，因为我们用的是虚拟地址。所以，只要虚拟地址不变，哪怕这个页在物理上从DDR的这里飞到DDR的那里，用户都基本不感知。那么，为什么要写一篇论述页迁移的文章呢？
电脑可以外接很多设备，如键盘、鼠标、硬盘、显示器、网卡等，每个设备的用法和功能不同，操作系统为了对这些输入输出设备进行统一管理，必须要屏蔽设备之间的差异，因此需要设备控制器。
RK33999使用synopsys dwc3的USB3.0控制器IP。早期的初始化需要在两个模块中进行，一个在rockchip官方提供的驱动中初始化，位于drivers/usb/dwc3/dwc3-rockchip.c文件中，主要初始化和CPU紧密相关的内容，如时钟、复位、电源、extcon（用于USB模式切换），另一个在synopsys提供的驱动中初始化，位于drivers/usb/dwc3/core.c文件中，这部分和USB3.0控制器密切相关，如USB3.0控制器内部寄存器地址、USB3.0的PHY、中断等。只有两个模块都初始化完毕，USB3.0控制器才能正常工作。本节只分析USB驱动早期初始化部分。
“ hdparm ”（即硬盘参数）是Linux的命令行程序之一，用于处理磁盘设备和硬盘。借助此命令，您可以获得有关硬盘，更改写入间隔，声学管理和DMA设置的统计信息。它还可以设置与驱动器高速缓存，睡眠模式，电源管理，声学管理和DMA设置相关的参数。
CMA是reserved的一块内存，用于分配连续的大块内存。当设备驱动不用时，内存管理系统将该区域用于分配和管理可移动类型页面；当设备驱动使用时，此时已经分配的页面需要进行迁移，又用于连续内存分配；其用法与DMA子系统结合在一起充当DMA的后端，具体可参考《没有IOMMU的DMA操作》。
博客: https://cloud.tencent.com/developer/user/5060293/articles | https://logread.cn | https://blog.csdn.net/ssbandjl | https://www.zhihu.com/people/ssbandjl/posts
下面以最常用的 read() 和 write() 函数来介绍 Linux 的 I/O 处理流程。
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