注：关于IOMMU和VFIO得虚拟化部分，在虚拟化章节研究

DMA的作用

DMA即Direct Memory Access，是一种允许 外设和主内存之间直接传输 数据 而没有CPU参与的技术，当外设对于该块内存的读写完成之后，DMAC通过中断通知CPU，然后由CPU完成后处理。
这种技术多用于对数据量和数据传输速度都有很高要求的外设控制，比如显示设备等。
注：DMA 依赖于系统。每一种体系结构DMA传输不同，编程接口也不同。
1. DMA基础 - 图1

DMA的两种方式（软件请求和硬件异步传输）

数据传输可以以两种方式触发：一种软件请求数据，另一种由硬件异步传输。
在第一种情况下，调用的步骤可以概括如下（以read为例）：
（1）在进程调用 read 时，驱动程序的方法分配一个 DMA 缓冲区，随后指示硬件传送它的数据。进程进入睡眠。
（2）硬件将数据写入 DMA 缓冲区并在完成时产生一个中断。
（3）中断处理程序获得输入数据，应答中断，最后唤醒进程，该进程现在可以读取数据了。

第二种情形是在 DMA 被异步使用时发生的。以数据采集设备为例：
（1）硬件发出中断来通知新的数据已经到达。
（2）中断处理程序分配一个DMA缓冲区。
（3）外围设备将数据写入缓冲区，然后在完成时发出另一个中断。
（4）处理程序利用DMA分发新的数据，唤醒任何相关进程。
网卡传输也是如此，网卡有一个循环缓冲区（通常叫做 DMA 环形缓冲区）建立在与处理器共享的内存中。每一个输入数据包被放置在环形缓冲区中下一个可用缓冲区，并且发出中断。然后驱动程序将网络数据包传给内核的其它部分处理，并在环形缓冲区中放置一个新的 DMA 缓冲区。

DMA的传送过程

DMA的数据传送分为预处理、数据传送和后处理3个阶段。
(1)预处理
由CPU完成一些必要的准备工作。首先，CPU执行几条I/O指令，用以测试I/O设备状态，向DMA控制器的有关寄存器置初值，设置传送方向、启动该设备等。然后，CPU继续执行原来的程序，直到I/O设备准备好发送的数据(输入情况)或接受的数据(输出情况)时，I/O设备向DMA控制器发送DMA请求，再由DMA控制器向CPU发送总线请求(统称为DMA请求)，用以传输数据。
(2)数据传送
DMA的数据传输可以以单字节(或字)为基本单位，对于以数据块为单位的传送(如银盘)，DMA占用总线后的数据输入和输出操作都是通过循环来实现。需要特别之处的是，这一循环也是由DMA控制器(而不是通过CPU执行程序)实现的，即数据传送阶段是完全由DMA(硬件)来控制的。
(3)后处理
DMA控制器向CPU发送中断请求，CPU执行中断服务程序做DMA结束处理，包括检验送入主存的数据是否正确，测试传送过程中是否出错(错误则转入诊断程序)和决定是否继续使用DMA传送其他数据块等。

DMA与缓存一致性
Cache与DMA本身并不相关。但Cache被CPU当作内存的缓存使用。
假如DMA操作的内存范围与Cache并没有重叠，那DMA与Cache没关系。但DMA的内存与Cache缓存有重叠区域，那么CPU读取Cache的数据可能与内存数据不一致（内存对应数据被DMA修改，但CPU不知道，认为Cache的数据就是内存中的数据）。
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总线地址和存储域地址

简单说，就是 在不同得角度存在三种地址空间：
CPU角度： MMIO体系得CPU将所有得外设（MMIO），内存 等设备 看成统一编址得地址空间， 比如32位CPU支持 2^32=4G得存储域地址空间，具体有多大范围看CPU访问得总线位宽。
DDR控制器角度： 内存地址空间 ， 只能看到自己内存条得实际物理空间。
总线地址空间： 从总线得角度，看待主机. 简单说，带DMA得设备， 看待主机端内存和外设， 也有一套自己得地址空间寻址。

Dynamic DMA mapping Guide（翻译： DMA-API-HOWTO.txt）中 描述了虚拟地址和总线地址
驱动在调用dma_map_single/dma_alloc_coherent 这样的接口函数的时候会传递一个虚拟地址X，在这个函数中会设定IOMMU的页表，将地址X映射到Z，并且将返回z这个总线地址

  1.                CPU                  CPU                  Bus
  2.              Virtual              Physical             Address
  3.              Address              Address               Space
  4.               Space                Space
  6.             +-------+             +------+             +------+
  7.             |       |             |MMIO  |   Offset    |      |
  8.             |       |  Virtual    |Space |   applied   |      |
  9.           C +-------+ --------> B +------+ ----------> +------+ A
  10.             |       |  mapping    |      |   by host   |      |
  11.   +-----+   |       |             |      |   bridge    |      |   +--------+
  12.   |     |   |       |             +------+             |      |   |        |
  13.   | CPU |   |       |             | RAM  |             |      |   | Device |
  14.   |     |   |       |             |      |             |      |   |        |
  15.   +-----+   +-------+             +------+             +------+   +--------+
  16.             |       |  Virtual    |Buffer|   Mapping   |      |
  17.           X +-------+ --------> Y +------+ <---------- +------+ Z
  18.             |       |  mapping    | RAM  |   by IOMMU
  19.             |       |             |      |
  20.             |       |             |      |
  21.             +-------+             +------+

举例说明总线空间和存储域空间：
比如：
CPU寻址： 一个项目组， 组长使用员工真实姓名来定位到每一位员工。
总线寻址：某个员工，比如我。 用峰哥，亮哥，老大 等方式来定位到每一位员工和组长。

所以 从CPU角度 和 从总线角度，看待一个模块， 会有不同得地址描述 。