在特定文件上禁用 Cache/Buffer (Linux)

Question

我目前正在 Yocto Linux 构建中工作，并且正在尝试与 FPGA 上的硬件模块接口。这个块是模仿一个带有 FAT16 文件系统的 SD 卡；包含单个文件 (cam.raw)。该文件表示 FPGA 和 linux 系统之间的共享内存 space。因此，我希望能够将数据从 linux 系统写入此内存并取回 FPGA 可能做出的任何更改（目前，FPGA 只是从内存中获取部分数据 space并将 6 添加到 32 位字的 LSB，就像我写 0x40302010 并且如果我读回数据应该返回 0x40302016）。但是，由于某处有一些缓存，虽然我可以将数据写入FPGA，但我无法立即取回结果。

我目前正在做这样的事情（使用 python 因为它很简单）：

% mount /dev/mmcblk1 /memstick
% python
>> import mmap
>> import os
>> f = os.open("/memstick/cam.raw", os.O_RDWR | os.O_DIRECT)
>> m = mmap.mmap(f, 0)
>> for i in xrange(1024):
...  m[i] = chr(i % 256)
...
>> m.flush() # Make sure data goes from linux to FPGA
>> hex(ord(m[0])) # Should be 0x6
'0x0'

我可以用 dd 确认数据已更改（尽管我也经常运行陷入缓冲问题）并使用我确实得到的 FPGA (SignalTap/ChipScope) 工具正确答案（即本例中的第一个 32 位字是 0x03020106）。但是，有人，无论是 python 还是 linux 或两者都在缓冲文件，而不是再次从 "SD card" (FPGA) 读取并将文件数据存储在内存中。我需要完全关闭它，这样所有的读取都会导致从 FPGA 读取；但我不确定缓冲发生在哪里或如何进行。

如有任何见解，我们将不胜感激！（请注意，我可以使用 mmap.flush() 将我从 python 写入的任何数据转储到 FPGA，但我需要反向刷新或其他方式让它重新读取文件数据到mmap!)

更新：

正如评论中所建议的，mmap 方法可能不是实现我需要的最佳方法。但是，我现在已经在 python 和 C 中都尝试过，但是使用基本的 I/O 函数（os.read/write in python，read/write in C) 使用 O_DIRECT 标志。对于 most 这些操作，我最终得到 errno 22。仍在调查这个....

Answer 1

在进行挖掘之后，我发现我在 O_DIRECT 标志上做错了什么。在我的 C 和 Python 版本中，我没有使用 memalign 来创建缓冲区，也没有执行块 reads/writes。这个post有很好的解释：

How can I read a file with read() and O_DIRECT in C++ on Linux?

所以，为了实现我正在做的事情，这个 C 程序作为一个基本示例工作：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define BLKSIZE 512

int main() {
  int fd;
  int x;
  char* buf;

  fd = open("/home/root/sd/fpga/cam.raw", O_RDWR | O_SYNC | O_DIRECT);
  if (!fd) {
    printf("Oh noes, no file!\n");
    return -1;
  }

  printf("%d %d\n", fd, errno);

  buf = (char*) memalign(BLKSIZE, BLKSIZE*2);

  if (!buf) {
    printf("Oh noes, no buf!\n");
    return -1;
  }

  x = read(fd, buf, BLKSIZE);
  printf("%d %d %x %x %x %x\n", x, errno, buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);

  lseek(fd, 0, 0);

  buf[0] = '1';
  buf[1] = '2';
  buf[2] = '3';
  buf[3] = '4';
  x = write(fd, buf, BLKSIZE);

  printf("%d %d\n", fd, errno);

  lseek(fd, 0, 0);

  x = read(fd, buf, BLKSIZE);
  printf("%d %d %x %x %x %x\n", x,errno, buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);

  return 0;
}

这将适用于我的 purposes，我没有看如何进行正确的内存对齐以使用 Python 的 os.read/os.write 函数以类似的方式。

在特定文件上禁用 Cache/Buffer (Linux)

Disable Cache/Buffer on Specific File (Linux)

python

linux

file

hardware-programming

fat16