scatterlist
- 物理内存的散列表。通俗讲，就是把一些分散的物理内存，以列表的形式组织起来
诞生背景
- 假设有三个模块可以访问memory：CPU、DMA控制器和某个外设。
- CPU通过MMU以虚拟地址（VA）的形式访问memory；
- DMA直接以物理地址（PA）的形式访问memory；
- Device通过自己的IOMMU以设备地址（DA）的形式访问memory。
- 然后，某个“软件实体”分配并使用了一片存储空间。该存储空间在CPU视角上（虚拟空间）是连续的，起始地址是va1（实际上，它映射到了3块不连续的物理内存上，我们以pa1,pa2,pa3表示）。那么，如果该软件单纯的以CPU视角访问这块空间（操作va1），则完全没有问题，因为MMU实现了连续VA到非连续PA的映射。
- 不过，如果软件经过一系列操作后，要把该存储空间交给DMA控制器，最终由DMA控制器将其中的数据搬移给某个外设的时候，由于DMA控制器只能访问物理地址，只能以“不连续的物理内存块”为单位递交（而不是我们所熟悉的虚拟地址）。此时，scatterlist就诞生了：为了方便，我们需要使用一个数据结构来描述这一个个“不连续的物理内存块”（起始地址、长度等信息），这个数据结构就是scatterlist。而多个scatterlist组合在一起形成一个表（可以是一个struct scatterlist类型的数组，也可以是kernel帮忙抽象出来的struct sg_table），就可以完整的描述这个虚拟地址了。
- 最后，从本质上说：scatterlist（数组）是各种不同地址映射空间（PA、VA、DA、等等）的媒介（因为物理地址是真实的、实在的存在，因而可以作为通用语言），借助它，这些映射空间才能相互转换（例如从VA转到DA）
介绍
struct scatterlist
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struct scatterlist用于描述一个在物理地址上连续的内存块（以page为单位），它的定义位于“include/linux/scatterlist.h”中，如下：
- page_link，指示该内存块所在的页面。bit0和bit1有特殊用途（可参考后面的介绍），因此要求page最低4字节对齐。
- offset，指示该内存块在页面中的偏移（起始位置）。
- length，该内存块的长度。
- dma_address，该内存块实际的起始地址（PA，相比page更接近我们人类的语言）。
- dma_length，相应的长度信息。
struct sg_table
- 多个scatterlist组成一个数组，以表示在物理上不连续的虚拟地址空间。通常情况下，使用scatterlist功能的模块，会自行维护这个数组（指针和长度），例如[2]中所提到的struct mmc_data：
-
不过呢，为了使用者可以偷懒，kernel抽象出来了一个简单的数据结构：struct sg_table，帮忙保存scatterlist的数组指针和长度
- 其中sgl是内存块数组的首地址，orig_nents是内存块数组的size，nents是有效的内存块个数（可能会小于orig_nents）。
- scatterlist数组中到底有多少有效内存块呢？这不是一个很直观的事情，主要有如下2个规则决定：
- 1）如果scatterlist数组中某个scatterlist的page_link的bit0为1，表示该scatterlist不是一个有效的内存块，而是一个chain（铰链），指向另一个scatterlist数组。通过这种机制，可以将不同的scatterlist数组链在一起，因为scatterlist也称作chain scatterlist。
- 2）如果scatterlist数组中某个scatterlist的page_link的bit1为1，表示该scatterlist是scatterlist数组中最后一个有效内存块（后面的就忽略不计了）。
- table中sgl数组大小最大为PAGE_SIZE，如果nents个数超过了SG_MAX_SINGLE_ALLOC，那么就需要使用到chain了。具体实现可以查看sg_alloc_table -> __sg_alloc_table
- 使用提供的API函数就可以访问所有的sg了，例如for_each_sg()
参考链接
- Linux内核scatterlist API介绍 - AlanTu - 博客园
- Linux内存管理 - 随笔分类(第2页) - AlanTu - 博客园
- 聊聊scatterlist的chain结构
- Welcome to The Linux Kernel’s documentation! — The Linux Kernel 4.7 documentation
- Linux Kernel Crypto API — The Linux Kernel 4.7 documentation
- 内核解压缩 · Linux Inside 中文版
- Linux内核加密模块crypto的使用 | 杨磊的博客
