从映射缓冲区写入“O_DIRECT”输出文件

我有一个写入视频缓冲区的设备。该缓冲区是使用 CMA 在系统内存中分配的，我想实现从该缓冲区到块设备的流式写入。我的应用程序使用 mmap 打开视频缓冲区，我想使用O_DIRECT写入以避免与页面缓存相关的开销。基本上，应用程序的伪代码如下所示：

f_in = open("/dev/videobuf", O_RDONLY);
f_mmap = mmap(0, BUFFER_SIZE, PROT_READ, MAP_SHARED, f_in, 0);
f_out = open("/dev/sda", O_WRONLY | O_DIRECT);
write(f_out, f_mmap, BLOCK_SIZE);

其中 BLOCK_SIZE 是扇区对齐值。 f_out 打开没有任何错误，但写入结果EFAULT。我试图找出这个问题，结果发现视频缓冲区驱动程序中的 mmap 实现使用remap_pfn_range()，其中设置VM_IO and VM_PFNMAPVMA 的标志。这O_DIRECT块设备驱动程序中的路径检查这些标志并返回EFAULT。据我所理解，O_DIRECT写入需要固定内存页，但 VMA 标志表明不存在struct page对于导致错误的底层内存。我在这儿吗？

主要问题是如何正确实施O_DIRECT从映射缓冲区写入？我有视频缓冲区驱动程序，可以适当修改它。

I found 类似的问题，但这些都没有明确的答案。

功能remap_pfn_range将您的虚拟内存区域指定为special通过使用pte_mkspecial并包括VM_IO/VM_PFNMAP在VMA中。因此，它无法通过特定验证Direct I/O.

既然你的记忆来自于CMA已经支持struct page，你可以利用vm_insert_pages通过以下步骤：

1. Add CMA使用内核参数或设备树源的区域（DTS).
2. 从 CMA 获取结构页：

dma_page = dma_alloc_contiguous(&pdev->dev, size, GFP_KERNEL);
if (!dma_page) {
    pr_err("%s %d, dma_alloc_contiguous fail\n", __func__, __LINE__);
    return -ENOMEM;
}
nr_pages = DIV_ROUND_UP(size, PAGE_SIZE);
pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(*pages), GFP_KERNEL);
for (i = 0; i < nr_pages; i++)
    pages[i] = &dma_page[i];

3. 调用时将页面插入vmammap:

int your_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma) {
    int ret = 0;
    unsigned long temp_nr_pages;

    if (vma->vm_end - vma->vm_start > size)
        return -EINVAL;

    /* Duplicate nr_pages as vm_insert_pages can change nr_pages */
    temp_nr_pages = nr_pages;

    ret = vm_insert_pages(vma, vma->vm_start, pages, &temp_nr_pages);
    if (ret < 0)
        pr_err("%s vm_insert_pages fail, error is %d\n", __func__, ret);

    return ret;
}

4. Export dma_alloc_contiguous（唯一的内存管理代码发生了变化，但这是可以接受的）。

modified   kernel/dma/contiguous.c
@@ -332,6 +332,7 @@ struct page *dma_alloc_contiguous(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp)

        return cma_alloc_aligned(dma_contiguous_default_area, size, gfp);  }
+EXPORT_SYMBOL(dma_alloc_contiguous);

 /**
  * dma_free_contiguous() - release allocated pages