如何确保缓冲内存对齐？答案

【问题标题】：How do I ensure buffer memory is aligned?如何确保缓冲内存对齐？
【发布时间】：2010-12-11 14:05:38
【问题描述】：

我正在使用硬件接口发送数据，这需要我设置一个DMA 缓冲区，该缓冲区需要在 64 位边界上对齐。

DMA 引擎要求缓冲区在至少 32 位边界（4 字节）上对齐。为最佳性能缓冲区应在 64 位边界（8 字节）上对齐。传输大小必须是 4 字节的倍数。

我使用posix_memalign 来创建这样的缓冲区...

posix_memalign ((void**)&pPattern, 0x1000, DmaBufferSizeinInt32s * sizeof(int) ) )

pPattern 是一个指向 int 的指针，是我的缓冲区的开始，它是 DmaBufferSizeinInt32s deep。

我的缓冲区是否在 64 位上对齐？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

我不了解您的硬件，也不知道您是如何获得 pPattern 指针的，但这似乎很冒险。我熟悉的大多数 DMA 都需要物理连续 RAM。操作系统只为用户程序提供几乎连续的 RAM。这意味着 1 MB 的内存分配可能由多达 256 个未连接的 4K RAM 页组成。

大部分时间内存分配将由连续的物理部分组成，这可能导致大部分时间但并非总是如此。您需要一个内核设备驱动程序来提供安全的 DMA。

我对此感到疑惑，因为如果您的 pPattern 指针是来自设备驱动程序，那么您为什么需要更多地对齐它？

【讨论】：

【解决方案2】：

是的，您的缓冲区在 64 位上对齐。它也在 4 KB 边界上对齐（因此为 0x1000）。如果您不想要 4 KB 对齐，请传递 0x8 而不是 0x1000 ...

编辑：我还要注意，通常在编写 DMA 链时，您是通过未缓存的内存或某种非基于缓存的写入队列来写入它们的。如果是这种情况，您还希望将 DMA 链与缓存行大小对齐，以防止缓存回写覆盖 DMA 链的开头或结尾。

【讨论】：

不确定是否需要 4KByte 边界对齐...应该吗？
我基本上写的是 10 x 32 位字的数据对象。我想每次发送 10 x 32 位字的整数。我目前在每次 DMA 传输中对 400 x 320 位数据对象进行 DMA。我不确定缓冲区的大小（400 x 10 x 32 位）与对齐方式有什么关系，如果有的话。我应该调整缓冲区的大小吗？
我无法回答这个问题。一方面，我不知道您的平台是什么。在 windows 下，内存页面以 4K 页面分配。这意味着您一次只能将整个页面设置为未缓存，因此您可能需要 4K 对齐。唉，不过，如果不了解更多关于您的系统的信息，我不能肯定地说...
系统是 RedHat Enterprise Linux 内核 2.6.18.8。在单板计算机上嵌入运行。
在 x86 上运行？如果是这样，我猜 linux 在 TLB 中也使用 4K 页面，因此 4K 对齐将确保您绝对不在缓存中并且不会影响应该缓存的内容。

【解决方案3】：

正如 Goz 指出的那样，但 (imo) 不太清楚：您要求按 0x1000 字节（第二个参数）对齐，这远远超过 64 位。

您可以将调用更改为：

posix_memalign ((void**)&pPattern, 8, DmaBufferSizeinInt32s * sizeof(int)))

这可能会使调用更便宜（更少浪费的内存），并且在任何情况下都更清晰，因为您要求的内容与您实际想要的内容更接近。

【讨论】：