【FAQ】全志D1芯片 如何在 Linux Device Tree 中配置预留内存？

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前言

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。

memreserve

memreserve 的使用方法比较简单，如下所示，会将从地址 0x40000000 开始共 1MB 的内存空间预留出来：

/memreserve/ 0x40000000 0x00100000;

使用 memreserve 预留出来的内存一般无法再被 Linux 系统使用（当然，也可以通过特殊方法让代码固定访问该地址，但这种并非标准用法，在此不展开描述）。

reserved-memory

reserved-memory 框架提供了更多样的使用方法，并且与内核的 DMA API 和 CMA 框架紧密联系。

推荐先阅读一下内核自带的文档 Documentation/devicetree/bindings/reserved-memory/reserved-memory.txt，里面有其详细的语法说明和注意事项（例如 reserved-memory 节点中的 #address-cells 和 #size-cells 的值需要与根节点的保持一致）。

下面对几种常见的使用方法进行举例说明：

通过 memremap/ioremap 来使用
在 Device Tree 配置如下，然后通过“memory-region”参数可将该预留内存分配给特定的设备驱动使用：

reserved-memory {
   #address-cells = <2>;
   #size-cells = <2>;
   ranges;
 
   foobar_reserved: foobar@70000000 {
      no-map;
      reg = <0x0 0x70000000 0x0 0x10000000>;
   };
};
 
foobar_driver: foobar_driver@0 {
   memory-region = <&foobar_reserved>;
};

在设备驱动程序中，可解析 Device Tree 节点获得预留内存的物理地址和大小，然后通过 memremap/ioremap 映射这片内存空间来使用：

/* Get reserved memory region from Device-tree */
np = of_parse_phandle(dev->of_node, "memory-region", 0);
if (!np) {
  dev_err(dev, "No %s specified\n", "memory-region");
  goto error1;
}
  
rc = of_address_to_resource(np, 0, &r);
if (rc) {
  dev_err(dev, "No memory address assigned to the region\n");
  goto error1;
}
  
lp->paddr = r.start;
lp->vaddr = memremap(r.start, resource_size(&r), MEMREMAP_WB);
dev_info(dev, "Allocated reserved memory, vaddr: 0x%0llX, paddr: 0x%0llX\n", (u64)lp->vaddr, lp->paddr);

通过 DMA API 来使用

设置“shared-dma-pool”属性后，可让设备驱动通过 DMA API 来使用预留内存：

reserved-memory {
   #address-cells = <2>;
   #size-cells = <2>;
   ranges;
 
   foobar_reserved: foobar@70000000 {
      compatible = "shared-dma-pool";
      no-map;
      reg = <0x0 0x70000000 0x0 0x10000000>;
   };
};
 
foobar_driver: foobar_driver@0 {
   memory-region = <&foobar_reserved>;
};

设备驱动程序中可类似常规地使用 DMA API，它申请的内存不是来源于默认的 CMA 内存池，而是来源于该预留内存：

/* Initialize reserved memory resources */
  rc = of_reserved_mem_device_init(dev);
  if(rc) {
    dev_err(dev, "Could not get reserved memory\n");
    goto error1;
  }
  
  /* Allocate memory */
  dma_set_coherent_mask(dev, 0xFFFFFFFF);
  lp->vaddr = dma_alloc_coherent(dev, ALLOC_SIZE, &lp->paddr, GFP_KERNEL);
  dev_info(dev, "Allocated coherent memory, vaddr: 0x%0llX, paddr: 0x%0llX\n", (u64)lp->vaddr, lp->paddr);

给 CMA 预留内存

有时我们不需要将预留内存分配给特定的设备驱动，而只是想给默认 CMA 内存池分配一片固定的内存区域，这时我们可配置上“reusable”和“linux,cma-default”：

reserved-memory {
      #address-cells = <2>;
      #size-cells = <2>;
      ranges;
  
      linux,cma {
         compatible = "shared-dma-pool";
         reusable;
         reg = <0x0 0x70000000 0x0 0x10000000>;
         linux,cma-default;
      };
   };

由此可见，不同于 memreserve，通过 reserved-memory 预留的内存有可能进入系统 CMA，这需要满足以下几个条件：

• compatible 需要为“shared-dma-pool”
• 没有定义“no-map”属性
• 定义了“reusable”属性