3. CMA 内核配置：编译选项与区域参数

CMA（Contiguous Memory Allocator）的启用和行为完全由内核编译选项（Kconfig）和内核启动参数控制。嵌入式工程师必须在构建内核时正确配置 CONFIG_CMA 和 CONFIG_DMA_CMA，并合理设定 CMA 区域的大小与物理位置，才能让驱动层获得稳定的大块连续缓冲。

3.1 核心编译选项：CONFIG_CMA 与 CONFIG_DMA_CMA

CMA 功能通过两个层级的内核选项打开：

3.2 CMA 区域大小与位置参数

CMA 区域的大小和物理起始地址通过内核启动参数 cma= 或设备树节点指定。参数格式如下：

# 内核 cmdline 方式（x86/ARM64 通用）
cma=size[MG]@start_address

# 示例：在 0x40000000 处分配 64MB CMA 区域
cma=64M@0x40000000

# 仅指定大小，由内核自动选择位置
cma=128M

在设备树中，CMA 区域通过 reserved-memory 节点定义：

/ {
    reserved-memory {
        #address-cells = <2>;
        #size-cells = <2>;
        ranges;

        linux,cma {
            compatible = "shared-dma-pool";
            reusable;
            size = <0x0 0x04000000>;   /* 64MB */
            alignment = <0x0 0x200000>; /* 2MB 对齐 */
            alloc-ranges = <0x0 0x40000000 0x0 0x10000000>;
            linux,cma-default;
        };
    };
};

3.3 CMA 区域大小选择策略

CMA 区域过大会浪费低内存（Normal Zone），过小则无法满足大缓冲需求。下表给出典型场景的推荐值：

3.4 CMA 区域位置与内存布局

下图展示了一个典型的 ARM64 系统内存布局，CMA 区域位于低端内存（DMA 可寻址范围）与高端内存之间：

3.5 多 CMA 区域配置

从 Linux 4.19 开始，内核支持多个 CMA 区域，每个区域可绑定特定外设。配置方式如下：

# 内核 cmdline 方式：逗号分隔多个区域
cma=64M@0x40000000,32M@0x50000000

# 设备树方式：定义多个 reserved-memory 节点
/ {
    reserved-memory {
        cma_camera: cma-camera {
            compatible = "shared-dma-pool";
            reusable;
            size = <0x0 0x04000000>;  /* 64MB */
            alignment = <0x0 0x200000>;
            alloc-ranges = <0x0 0x40000000 0x0 0x10000000>;
        };

        cma_gpu: cma-gpu {
            compatible = "shared-dma-pool";
            reusable;
            size = <0x0 0x02000000>;  /* 32MB */
            alignment = <0x0 0x200000>;
            alloc-ranges = <0x0 0x50000000 0x0 0x08000000>;
        };
    };
};

驱动通过 dma_alloc_coherent(dev, ...) 时，内核会根据 dev 的 dma-ranges 属性自动选择匹配的 CMA 区域。

3.6 运行时验证 CMA 配置

系统启动后，通过以下方式验证 CMA 是否生效：

# 查看 CMA 区域信息
cat /proc/meminfo | grep Cma

# 输出示例：
# CmaTotal:          65536 kB
# CmaFree:           63488 kB

# 查看 CMA 区域物理地址
dmesg | grep -i cma

# 输出示例：
# [    0.000000] cma: Reserved 64 MiB at 0x0000000040000000

# 查看设备树 CMA 节点状态
ls /sys/kernel/debug/cma/
cat /sys/kernel/debug/cma/*/used

3.7 CMA 配置检查清单

1. 确认内核版本：Linux 4.0+ 支持基本 CMA，4.19+ 支持多区域。
2. 打开编译选项：CONFIG_CMA=y、CONFIG_DMA_CMA=y、CONFIG_CMA_AREAS=12。
3. 设定区域大小：根据外设需求计算，建议为 2MB 整数倍，不超过总内存 25%。
4. 指定物理位置：通过 cma= 或设备树 alloc-ranges 限制地址范围，避免与外设 MMIO 冲突。
5. 验证启动日志：检查 dmesg 中 CMA 保留信息，确认大小和地址正确。
6. 监控运行时使用：通过 /proc/meminfo 和 debugfs 跟踪 CMA 占用率。