Linux下不启用CONFIG_CMA分配8MB物理连续内存问题咨询

可行性说明 #

不启用CONFIG_CMA是可以分配超过4MB的物理连续内存的，你用dma_alloc_coherent分配超过4MB就失败，通常是两个核心原因：

1. 内核默认的伙伴系统最大可分配连续内存块上限为4MB（对应4KB页大小下，阶数为10，2^10 * 4KB = 4MB）
2. 系统运行后内存产生碎片化，没有足够大的连续物理页块可用

可行解决方法 #

• 启动阶段预留物理内存（最稳妥，无碎片化影响）
  修改内核启动参数，添加内存预留配置，比如你的设备总内存为4GB，需要预留8MB连续内存，就设置启动参数为mem=4088M，预留出最高的8MB物理地址空间。后续在驱动中通过ioremap映射这段预留地址即可使用，如需适配DMA场景，只要保证预留地址在你的设备DMA寻址范围内即可，完全不需要启用CMA。
• 调整内核最大分配阶参数
  修改内核配置项CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER，将默认值10调整为11（对应4KB页大小下最大可分配8MB连续内存）。该方法仅适合在系统刚启动、内存未碎片化的场景使用，系统长时间运行后仍有分配失败的概率。
• 优化dma_alloc_coherent分配标记
  如果你当前调用dma_alloc_coherent时使用的是GFP_ATOMIC等不可睡眠的分配标记，且调用场景允许阻塞睡眠，可以将分配标记替换为GFP_KERNEL | __GFP_DIRECT_RECLAIM，内核会触发直接内存回收、页合并操作来整理出连续物理块，大幅提高大内存分配的成功率。
• （可选优化方案）如果后续可以调整内核配置，建议启用CONFIG_CMA，CMA预留的内存平时可被用户态程序使用，DMA需要分配连续内存时会迁移非独占页来腾出连续块，内存利用率远高于直接启动预留内存的方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anish Poduval