在linux中使用v4l2驅動的視頻流中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,

};

這是沒有任何幀丟失的視頻流的最快和有效的方法之一。

Answer 1

Userptr、mmap 和 DMABUF 都是為了避免因復制 memory（零復制）而導致的 CPU 周期浪費的方法，但它們都有不同的用例。 嘗試進行簡單的比較：

• 用戶指針

  • 此處用戶空間分配 memory，並將指針傳遞給內核空間（以在 output 上使用，甚至填寫輸入）。
  • 從理論上講，即使在捕獲視頻並在另一台設備上再次發送的管道中，這也可以避免任何復制。
  • 實際上，這種用戶分配的內存通常並不總是很容易被硬件訪問。 硬件更喜歡用戶空間無法分配的 DMA 內存區域。

• MMAP

  • memory由驅動分配/在kernel空間，映射到用戶memory空間，沒有任何副本的方法。 這意味着 memory 可以指向 DMA 內存（分配在 kernel 空間中）

  • 這適用於接收幀或發送幀，但在應該通過多個硬件設備（例如捕獲 + 編碼器 + 輸出）傳遞相同幀的管道中，只有一個驅動程序可以分配緩沖區。 讓所有驅動程序分配自己的 memory 需要用戶空間在它們之間進行復制。 將 MMAP 與 userpointer 組合適用於單個接收-發送管道，但如果需要鏈中的多個元素，這會進一步分解。

• DMA緩沖器

  • 內核空間分配（顯式）DMA memory，但與 MMAP 相比，有關 dma memory 空間的信息被顯式保留。 這允許用戶空間設置一個處理鏈，允許多個驅動程序有效地共享 DMA 緩沖區。

pengutronix 的人對此有一個很好的介紹，其中可視化了這些概念： https://elinux.org/images/b/b0/OSELAS.Presentation-DMABUF-migration.pdf