在Linux系统中，DMA（Direct Memory Access）映射是硬件设备直接访问内存的一种机制。查看Linux系统的DMA映射可以帮助我们了解设备如何使用内存，并进行相关的性能优化或问题排查。以下是详细的操作步骤和相关知识扩展。
DMA允许硬件设备绕过CPU直接与内存进行数据传输，从而提高数据传输效率并减少CPU负载。Linux内核通过dma-mapping接口管理DMA操作，包括分配、映射和取消映射等。
DMA映射通常涉及以下关键点：
/proc/dma文件在较旧的Linux系统中，可以通过读取/proc/dma文件来查看DMA通道的使用情况。例如：
cat /proc/dma
输出示例：
4: fdisk
5: sound blaster
这表示DMA通道4被fdisk使用，通道5被sound blaster使用。
注意：现代Linux系统中，/proc/dma可能已被废弃，因为大多数设备不再依赖传统的ISA DMA通道，而是使用PCI或PCIe总线上的DMA。
lspci命令检查设备DMA能力通过lspci -v命令可以查看PCI设备的详细信息，包括是否支持DMA。例如：
lspci -v
输出示例：
00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation UHD Graphics 630 (rev 05)
Region 0: Memory at a1000000 (64-bit, non-prefetchable) [size=16M]
Region 2: Memory at b0000000 (64-bit, prefetchable) [size=256M]
Capabilities: [90] MSI: Enable+ Count=1/1 Maskable- 64bit+
Capabilities: [100 v2] DMA Configuration
这里的DMA Configuration表明该设备支持DMA。
dmamap_debug模块如果需要更详细的DMA映射信息，可以启用dmamap_debug模块。此模块会记录DMA分配和释放的日志，帮助调试DMA问题。
步骤如下：
检查内核是否编译了dmamap_debug支持：
zcat /proc/config.gz | grep CONFIG_DMA_API_DEBUG
如果输出为CONFIG_DMA_API_DEBUG=y，则支持该功能。
加载dmamap_debug模块（如果未加载）：
sudo modprobe dma_debug
查看DMA调试日志：
dmesg | grep dma
如果你有权限访问内核空间，可以通过编写内核模块或驱动程序来获取DMA映射的具体信息。以下是一个简单的内核模块示例：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
static int __init dma_test_init(void) {
struct device *dev = NULL; // 假设有一个设备
dma_addr_t dma_handle;
void *cpu_addr;
cpu_addr = dma_alloc_coherent(dev, 4096, &dma_handle, GFP_KERNEL);
if (!cpu_addr) {
printk(KERN_ALERT "Failed to allocate DMA memory\n");
return -ENOMEM;
}
printk(KERN_INFO "Allocated DMA memory: CPU address=%p, DMA address=%pad\n", cpu_addr, &dma_handle);
dma_free_coherent(dev, 4096, cpu_addr, dma_handle);
return 0;
}
static void __exit dma_test_exit(void) {
printk(KERN_INFO "DMA test module unloaded\n");
}
module_init(dma_test_init);
module_exit(dma_test_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple DMA mapping test module");
将上述代码保存为dma_test.c，然后按照以下步骤编译并加载模块：
编写Makefile：
obj-m += dma_test.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
编译模块：
make
加载模块：
sudo insmod dma_test.ko
查看输出日志：
dmesg | tail
DMA与I/O性能优化
DMA技术显著提高了数据传输效率，特别是在处理大容量数据时。例如，网络卡、磁盘控制器和显卡等设备都广泛使用DMA来减少CPU参与的数据搬运工作。
DMA错误排查
如果DMA映射失败，可能是由于内存不足、设备配置错误或内核参数限制等原因导致。可以通过调整内核参数（如vmalloc大小）或更新驱动程序来解决。
DMA安全性
由于DMA允许设备直接访问内存，可能会带来安全风险（如DMA攻击）。现代系统通过IOMMU（Input/Output Memory Management Unit）技术隔离设备访问，增强安全性。