Android学习之ION memory manager

http://dev.wo.com.cn/docportal/doc_queryMdocDetail.action?mdoc.docindex=6280

Android学习之ION memory manager

2012-05-21 16:50:33    上传者:gimi下载(0) 浏览(2873)评论(0)推荐(0)

标签: AndroidAndroid学...

资源描述:

 1.先看一下什么是ION
ION与PMEM类似，管理一或多个内存池，其中有一些会在boot time的时候预先分配，以备给特殊的硬件使用（GPU，显示控制器等）。它通过ION heaps来管理这些pool。
它可以被userspace的process之间或者内核中的模块之间进行内存共享

2.关键数据结构
kernel side
[plain] view plaincopy
用来管理内存池的相关操作的数据结构，它被ion core所使用，并没有暴露给userspace或者driver
struct ion_heap_ops {
int (*allocate) (struct ion_heap *heap,
struct ion_buffer *buffer, unsigned long len,
unsigned long align, unsigned long flags);
void (*free) (struct ion_buffer *buffer);
int (*phys) (struct ion_heap *heap, struct ion_buffer *buffer,
ion_phys_addr_t *addr, size_t *len); -->返回硬件连续的内存空间及长度
struct scatterlist *(*map_dma) (struct ion_heap *heap,
struct ion_buffer *buffer);
void (*unmap_dma) (struct ion_heap *heap,
struct ion_buffer *buffer); --> xxx_dma管理到dma buffer的内存映射
void * (*map_kernel) (struct ion_heap *heap,
struct ion_buffer *buffer);
void (*unmap_kernel) (struct ion_heap *heap,
struct ion_buffer *buffer); --> xxx_kernel管理到kernel的virtual address的内存映射
int (*map_user) (struct ion_heap *heap, struct ion_buffer *buffer,
struct vm_area_struct *vma); -->管理到用户空间的内存映射
};

目前提供三种类型的heap
[plain] view plaincopy
ION_HEAP_TYPE_SYSTEM: 使用vmalloc_user()分配的heap，这个对应ion_heap_ops中的map_user函数
ION_HEAP_TYPE_SYSTEM_CONTIG: 通过kzalloc分配的heap
ION_HEAP_TYPE_CARVEOUT: 在启动的时候就保留的物理上连续的内存块
可以方便的加入新的heap类型，Nvidia就实现了一个基于IOMMU的heap。

ion.h中虽然还定义了一个ION_HEAP_TYPE_CUSTOM，但是它并没有被实现。

Kernel Driver间如何共享memory
kernel中使用ion_client_create来获得一个ion client的句柄，
[plain] view plaincopy
struct ion_client *ion_client_create(struct ion_device *dev,
unsigned int heap_mask, const char *debug_name)
驱动通过userspace传递来的dev(/dev/ion)来获得一个ion client， 然后调用以下函数，把fd转换成driver认识的ion_handle objects
[plain] view plaincopy
struct ion_handle *ion_import_fd(struct ion_client *client, int fd_from_user);
如果像视频编解码硬件类似的driver需要操作物理上连续的空间，则还需要把ion_handle转换为一个物理连续的buffer
[plain] view plaincopy
int ion_phys(struct ion_client *client, struct ion_handle *handle,
ion_phys_addr_t *addr, size_t *len)

ION通过debugfs来提供相应的调试接口

userspace side
ion通过/dev/ion设备来与用户侧的程序交互。userspace通过调用ioctl来进行内存的操作。
当获得该设备文件的描述符后，通过操作ion_allocation_data来获得所要的内存空间
[plain] view plaincopy
struct ion_allocation_data {
size_t len;
size_t align;
unsigned int flags; -->可以制定从多种heap type来获得所要的空间，这里需要注意，指定了多个type时，分配的顺序是由boot时加载heap（ion_device_add_heap()）的顺序的LIFO。
struct ion_handle *handle;
}

分配内存的ioctl
[plain] view plaincopy
int ioctl(int client_fd, ION_IOC_ALLOC, struct ion_allocation_data *allocation_data)
请注意，userspace的操作都是基于打开的/dev/ion的文件描述符，通过它结合android中的IPC Binder来在多个process之间传递fd，来达到共享内存的目的！！
相应的共享管理，依旧采用referrence count机制。

目前总有六个ioctl cmd提供给userspace
[plain] view plaincopy
ION_IOC_ALLOC: 分配内存
ION_IOC_FREE: 释放内存
ION_IOC_MAP: 获得一个只想mmap映射的内存的文件描述符
ION_IOC_SHARE: 创建一个指向共享的内存的文件描述符
ION_IOC_IMPORT: 引入一个共享的文件描述符
ION_IOC_CUSTOM: 调用平台自定义的ioctl
其中ION_IOC_MAP/ION_IOC_SHARE使用一套代码完成，linaro建议只使用ION_IOC_SHARE这个cmd,以便能够不用区分实际map与mmap。

 

3.ION与DMABUF的比较
dma_buf 与 ion_buffer类似
dma_buf_attachment与ion_handle类似
两者的主要关注的方面不同，如下图

从中可以看出，DMABUF的适用面更广可以支持更多的平台，而ION目前只支持android。ION可以支持userspace端更方便的使用（这是android driver的通性），而DMABUF只有kernel端的API，通常只对driver/kernel开发者开放接口。

目前Linaro正在努力整合CMA和ION,以期能够更好的利用ION的用户接口来利用DMABUF的DMA Mapping功能。

4.关于如何使用它的例子
正在check Linaro android的实现，找到对应的使用，会再更新这里