ARM64内存属性及MAIR配置

内存属性分为2类：

Normal型：sram或者dram那样的内存空间，一般都是过cache的（当然也可不过cache，如外设访问的地址空间，标记为NC）

device型：设备寄存器那样的io空间，都不会过cache。Device属性的内存空间还有下面三种子属性，都有打开和关闭的定义。

G（gather：对多个memory的访问可以合并） nG与之相反

R（Reordering：对内存访问指令进行重排） nR与之相反

E（Early Write Acknowledgement hint：写操作的ack可提早应答） nE与之相反

MAIR寄存器定义如下：

Linux预先定义了6种内存属性，分别存在MAIR寄存器的attr0～attr5。内存页表属性部分可以选择这个寄存器的某个index，范围（0～5）作为自己的属性。

ldr x5, =MAIR(0x00, MT_DEVICE_nGnRnE) |

MAIR(0x04, MT_DEVICE_nGnRE) |

MAIR(0x0c, MT_DEVICE_GRE) |

MAIR(0x44, MT_NORMAL_NC) |

MAIR(0xff, MT_NORMAL) |

MAIR(0xbb, MT_NORMAL_WT)

msr mair_el1, x5 写入预定义的5种内存属性值

如上所述，Linux在cpu初始化时建立了6种页表属性索引

ARM64 cpu可以通过页表中设置的页表属性配置，决定其内存或寄存器访问行为（DEVICE_nGnRE/nGnRE/GRE、NORMAL_NC/WT/NORMAL）。

#define ioremap(addr, size)     __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRnE))

#define ioremap_nocache(addr, size)  __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))

#define ioremap_wc(addr, size)  __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_NORMAL_NC))

#define ioremap_wt(addr, size)  __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))


#define PROT_DEVICE_nGnRnE  (PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRIDX(MT_DEVICE_nGnRnE))

#define PROT_DEVICE_nGnRE  (PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRIDX(MT_DEVICE_nGnRE))

#define PROT_NORMAL_NC  (PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRIDX(MT_NORMAL_NC))

#define PROT_NORMAL_WT  (PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRIDX(MT_NORMAL_WT))

#define PROT_NORMAL  (PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_DIRTY | PTE_WRITE | PTE_ATTRIDX(MT_NORMAL))


#define PTE_ATTRINDX(t)   (_AT(pteval_t, (t)) << 2)

PTE_ATTRINDX在页表中的位置 bit[4:2]

关于使用页表的场景：

1、内核代码中使用alloc_pages从伙伴系统内存中申请

2、设备驱动代码使用device-tree预留内存地址建立页表映射访问（内存或寄存器，使用ioremap较多）

    ioremap() / ioremap_wc()

    pci_iomap() ==> pci_iomap_range() ==> ioremap()

    pci_iomap_wc() ==> pci_iomap_wc_range() ==> ioremap_wc()

3、设备驱动一致性内存，dma_alloc_coherent如何使用内存？attrindex使用哪个？
 

  arch/arm64/mm/dma-mapping.c  swiotlb_dma_ops

   __dma_alloc(dev, size, dma_handle, flags, attrs)

   prot = __get_dma_pgprot(attr, PAGE_KERNEL, false); PAGE_KERNEL = __pgprot(PROT_NORMAL)    coherent=false，prot最终修改为 PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL_NC)

  ptr = __dma_alloc_coherent(dev, size, dma_handle, flags, attrs);

  coherent_ptr = dma_common_contiguous_remap(page, size, VM_USERMAP, prot, NULL)

       dma_common_pages_remap(pages, size, VM_USERMAP, prot, NULL); 建立NORMAL页表

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