【Linux系列】CMA (Contiguous Memory Allocator) 简单介绍
CMA (Contiguous Memory Allocator)
CMA是Linux内核中的一种内存分配机制，用于分配物理上连续的内存块。它主要解决了在系统运行一段时间后，物理内存碎片化导致难以分配大块连续物理内存的问题。
CMA的工作原理
- 在系统启动时，CMA会预留一块连续的物理内存区域。
- 这块内存在正常情况下可以被普通进程使用。
- 当需要分配大块连续物理内存时，CMA会将这些普通进程的内存迁移出去。
- 迁移完成后，就可以分配出所需的连续物理内存块。
CMA的配置
CMA可以通过内核启动参数或设备树进行配置：
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内核启动参数方式：
cma=128M@0-2G这表示在0-2G的物理内存范围内预留128M的CMA区域。
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设备树方式：
reserved-memory {#address-cells = <2>;#size-cells = <2>;ranges;cma_region: cma@10000000 {compatible = "shared-dma-pool";reusable;reg = <0x0 0x10000000 0x0 0x8000000>;}; };这定义了一个从0x10000000开始，大小为128M的CMA区域。
查看CMA信息
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使用
dmesg命令查看启动日志中的CMA信息：$ dmesg | grep cma [ 1.064932] OF: reserved mem: initialized node linux,cma, compatible id shared-dma-pool [ 1.162326] Memory: 1999260K/2078720K available (17408K kernel code, 2124K rwdata, 5528K rodata, 3200K init, 805K bss, 71268K reserved, 8192K cma-reserved)这里可以看到CMA预留了8192K（8MB）的内存。
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查看
/proc/meminfo文件：$ cat /proc/meminfo | grep CMA CmaTotal: 8192 kB CmaFree: 8192 kB这显示了CMA总大小和当前可用大小。
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使用
cat /proc/iomem命令查看CMA内存区域：$ cat /proc/iomem | grep cma 10000000-107fffff : cma-reserved这显示了CMA预留内存的物理地址范围。
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对于支持CMA的设备，可以查看其sysfs条目：
$ ls /sys/devices/.../cma/这里可能会显示设备特定的CMA使用情况。
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在某些系统上，可以通过debugfs查看更详细的CMA信息：
$ cat /sys/kernel/debug/cma/cma-*
这可能会显示CMA区域的使用统计和分配情况。
CMA的优势
- 解决了运行时大块连续物理内存分配的问题。
- 提高了内存利用率，预留的CMA区域在不使用时可以被其他进程使用。
- 对于需要DMA的设备驱动非常有用，如视频处理、图形加速等。
CMA的局限性
- 内存迁移过程可能会引入一定的延迟。
- 不适合实时性要求极高的场景。
- 需要合理规划CMA区域大小，过大会浪费内存，过小则可能无法满足需求。
注意事项
- CMA内存分配应该谨慎使用，仅在确实需要大块连续物理内存时才使用。
- 在使用CMA时，要注意可能的内存竞争问题，合理规划CMA区域大小。
- 在多核系统中使用CMA时，需要考虑NUMA架构的影响。
通过合理使用和监控CMA，可以有效解决某些硬件设备对大块连续物理内存的需求，提高系统的灵活性和性能。定期检查CMA使用情况可以帮助优化系统配置和应用程序设计。