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  • Linux dma-fence demo--笔记

     
    前面的几篇笔记记录dma-fence的一些用途,这里简单写了个DMA-FENCE的测试代码。
     
    dma-fence本身的实现和使用并不复杂,其只有两种状态signaled和unsigned。可能正是因为其本身的精简,在融入其他概念中时,在不同的环境下,赋予了dma-fence不同的含义。所以通常需要根据dma-fence的具体使用的情况来理解其含义。
     
    dma-fence是内核中的同步原语,本身只能表示两种状态,这点上就和complete有点类似了。
    但是dma-fence是可以跨设备,跨进程的。
    具体来说:
    1.就是A设备驱动程序中创建的dma-fence可以被B驱动程序使用。
    2.dma-fence是由内核创建,但是可以在进程间传递,并且可以在用户层获取fence的当前状态。
    而常规的内核中的同步方法,则不具备对上述两点的支持。
     
    基本原理:
     
    一个被初始化的dma-fence,使用wait函数后,会将当前进程换出,即当前进程会sleep,而当调用signal函数时会唤醒被wait函数换出的进程。
    dma-fence的使用还可以通过向dma-fence添加一个或多个callback函数,当dma-fence调用signal操作时,会依次遍历callback list,并调用每个callback函数。当调用wait函数时,会把默认的一个callback函数加入到dma-fence中,而这个函数就起到唤醒的作用。
     
    dma-fence在内核中被创建,可以通过导出一个文件描述符fd到user层,然后用户层可以对该fd做常规的文件操作,也可以把该fence传递给其他进程。这个fd给到内核中后,又可以还原出dma-fence的内核数据结构。所以在user层看到的dma-fence是一个文件描述符。
     
    其中提到的几个操作对用函数如下:
    init:dma_fence_init()
    wait:dma_fence_wait()
    signal:dma_fence_signal()
    callback:dma_fence_add_callback()
     
    具体的例子:
     
    driver通过一个字符设备驱动程序实现的。在字符设备被open时,会新创建一个dma-fence的内核数据对象。
    通过ioctl实现了三个命令,主要实现三个功能,1.导出内核dma-fence的fd到user层;2.user层导入一个fd到内核中,并还原为内核dma-fence对象;3.触发dma-fence变为signaled。
     
    user层的测试代码会使用driver层提供的ioctl命令,操作dma-fence。并通过系统函数poll(),在user层等待内核中dma-fence的变为signaled。
     
    ioctl命令实现对dma-fence的操作:
    DMA_FENCE_IN_CMD:通过将fd将一个外来的fence传递到driver层,driver中先向该dma-fence添加一个callback回调函数,然后在显示调用wait函数,进程会阻塞直到该dma-fence变成signaled。
    DMA_FENCE_OUT_CMD:将driver创建的dma-fence通过fd的方式导出到user层
    DMA_FENCE_SIGNAL_CMD:对driver创建的dma-fence调用signal操作
     
    1.内核中对dma-fence初始化:
     
    static DEFINE_SPINLOCK(fence_lock);
     
    static void dma_fence_cb(struct dma_fence *f, struct dma_fence_cb *cb)
    {
        printk("dma-fence callback !");
    }
     
    static const char *dma_fence_get_name(struct dma_fence *fence)
    {
        return "dma-fence-example";
    }
     
    static const struct dma_fence_ops fence_ops = {
        .get_driver_name = dma_fence_get_name,
        .get_timeline_name = dma_fence_get_name,
    };
     
    static struct dma_fence *create_fence(void)
    {
        struct dma_fence *fence;
     
        fence = kzalloc(sizeof(*fence), GFP_KERNEL);
        if (!fence)
            return NULL;
     
        dma_fence_init(fence, &fence_ops, &fence_lock, 0, 0);
     
        return fence;
    }
     
    2.内核中,dma-fence导出fd到user层:
     
    sync_file = sync_file_create(out_fence);
    out_fence_fd = get_unused_fd_flags(O_CLOEXEC);
    fd_install(out_fence_fd, sync_file->file);
     
    if (copy_to_user((void __user *)arg, &out_fence_fd, sizeof(int)) != 0)
                return -EFAULT;
     
    3.内核中,接收user层传递的fd,还原出dma-fence内核对象,并通过调用dma_fence_wait()等待in-fence变为signaled:
     
    if (copy_from_user(&in_fence_fd, (void __user *)arg, sizeof(int)) != 0)
       return -EFAULT;
     
    in_fence = sync_file_get_fence(in_fence_fd);
     
    /* add a callback func */
    dma_fence_add_callback(in_fence, &cb, dma_fence_cb);
    dma_fence_wait(in_fence, true);
     
    4.user层中,通过系统调用poll()函数在用户层判断dma-fence的状态值:
     
    static inline int sync_wait(int fd, int timeout)
    {
        struct pollfd fds = {0};
        int ret;
     
        fds.fd = fd;
        fds.events = POLLIN;
     
        do {
            ret = poll(&fds, 1, timeout);
            if (ret > 0) {
                if (fds.revents & (POLLERR | POLLNVAL)) {
                    errno = EINVAL;
                    return -1;
                }
                return 0;
            } else if (ret == 0) {
                errno = ETIME;
                return -1;
            }
        } while (ret == -1 && (errno == EINTR || errno == EAGAIN));
     
        return ret;
    }
     
    5.signal dma-fence:
     
    dma_fence_signal(out_fence);
     
     
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