在linux中使用v4l2驱动的视频流中mmap、userptr和dmabuf有什么用？

Question

enum v4l2_memory {
    V4L2_MEMORY_MMAP             = 1,
    V4L2_MEMORY_USERPTR          = 2,
    V4L2_MEMORY_OVERLAY          = 3,
    V4L2_MEMORY_DMABUF           = 4,

};

这是没有任何帧丢失的视频流的最快和有效的方法之一。

Answer 1

Userptr、mmap 和 DMABUF 都是为了避免因复制 memory（零复制）而导致的 CPU 周期浪费的方法，但它们都有不同的用例。 尝试进行简单的比较：

• 用户指针

  • 此处用户空间分配 memory，并将指针传递给内核空间（以在 output 上使用，甚至填写输入）。
  • 从理论上讲，即使在捕获视频并在另一台设备上再次发送的管道中，这也可以避免任何复制。
  • 实际上，这种用户分配的内存通常并不总是很容易被硬件访问。 硬件更喜欢用户空间无法分配的 DMA 内存区域。

• MMAP

  • memory由驱动分配/在kernel空间，映射到用户memory空间，没有任何副本的方法。 这意味着 memory 可以指向 DMA 内存（分配在 kernel 空间中）

  • 这适用于接收帧或发送帧，但在应该通过多个硬件设备（例如捕获 + 编码器 + 输出）传递相同帧的管道中，只有一个驱动程序可以分配缓冲区。 让所有驱动程序分配自己的 memory 需要用户空间在它们之间进行复制。 将 MMAP 与 userpointer 组合适用于单个接收-发送管道，但如果需要链中的多个元素，这会进一步分解。

• DMA缓冲器

  • 内核空间分配（显式）DMA memory，但与 MMAP 相比，有关 dma memory 空间的信息被显式保留。 这允许用户空间设置一个处理链，允许多个驱动程序有效地共享 DMA 缓冲区。

pengutronix 的人对此有一个很好的介绍，其中可视化了这些概念： https://elinux.org/images/b/b0/OSELAS.Presentation-DMABUF-migration.pdf