Linux內核開發(fā)之內存與I/O訪問(四)

看風景D人 2014-07-19

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時間：晚上7點

地點：寢室中..

“小王，今天就不多話了，接著昨天沒講完的，不然連不起來了，都..”我催促著。

上節(jié)講到kmalloc()申請的內存若要被映射到用戶空間可以通過mem_map_reserve()設置為保留后進行。具體怎么操作呢，給你一個模版吧：

// 內核模塊加載函數
int __init kmalloc_map_init(void)
{
    ../申請設備號，添加cedv結構體
  buffer = kmalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL); //申請buffer
  for(page = virt_to_page(buffer); page< virt_to_page(buffer+BUF_SIZE); page++)
  {
     mem_map_reserve(page);  //置業(yè)為保留
  }
}
//mmap()函數
static int kmalloc_map_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
{
    unsigned long page, pos;
    unsigned long start = (unsigned long)vma->start;
    unsigned long size = (unsigned long)(vma->end - vma->start);
    printk(KERN_INFO, "mmaptest_mmap called\n");
    if(size > BUF_SIZE)  //用戶要映射的區(qū)域太大
        return - EINVAL;
    pos = (unsigned long)buffer;
    while(size > 0)   //映射buffer中的所有頁
    {
        page = virt_to_phys((void *)pos);
        if(remap_page_range(start, page, PAGE_SIZE, PAGE_SHARRED))
            return -EAGAIN;
        start += PAGE_SIZE;
        pos +=PAGE_SIZE;
        size -= PAGE_SIZE;
    }
    return 0;
}

另外通常，IO內存被映射時需要是nocache的，這個時候應該對vma->vm_page_prot設置nocache標志。如下：

static int xxx_nocache_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
{
  vma->vm_page_prot = pgprot_noncached(vma->vm_page_prot);   //賦nocache標志
  vma->vm_pgoff = ((u32)map_start >> PAGE_SHIFT);
  if(rempa_pfn_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_pgoff, vma->vm_end - vm_start, vma->vm_page_prot));
     return - EAGGIN;
  return 0;
}

這段代碼中的pgprot_noncached()是一個宏，它實際上禁止了相關頁的cache和寫緩沖(write buffer),另外一個稍微少的一些限制的宏是：

#define pgprot_writecombine(prot) __pgprot(pgprot_val (prot) & –L_PTE_CACHEABLE); 它則沒有禁止寫緩沖

而除了rempa_pfn_range()外，在驅動程序中實現(xiàn)VMA的nopage()函數通常可以為設備提供更加靈活的內存映射途徑。當發(fā)生缺頁時，nopage()會被內核自動調用，。這是因為,當發(fā)生缺頁異常時，系統(tǒng)會經過如下處理過程：

1)找到缺頁的虛擬地址所在的VMA 2)如果必要，分配中間頁目錄表和頁表

3)如果頁表項對應的物理頁表不存在，則調用這個VMA的nopage()方法，它返回物理頁面的頁描述符。

4)將物理頁面的地址填充到頁表中。

實現(xiàn)nopage后，用戶空間可以通過mremap()系統(tǒng)調用重新綁定映射區(qū)所綁定的地址，下面給出一個在設備驅動中使用nopage()的典型范例：

static int xxx_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma);
{
     unsigned long offset = vma->vm_pgoff << PAGE_OFFSET;
     if(offset >= _ _pa(high_memory) || (filp->flags &O_SYNC))
             vma->vm_flags |=VM_IO;
     vma->vm_ops = &xxx_nopage_vm_ops;
     xxx_vma_open(vma);
     return 0;
}
struct page *xxx_vma_nopage(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int *type)
{
   struct page *pageptr;
   unsigned long offset = vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
   unsigned long physaddr = address - vma->vm_start + offset;   //物理內存
   unsigned long pageframe = physaddr >> PAGE_SHIFT;  //頁幀號
   if(!pfn_valid(pageframe))   //頁幀號有效
      return NOPAGE_SIGBUS;
   pageptr = pfn_to_page(pageframe);    //頁幀號->頁描述符
   get_page(pageptr);   //獲得頁，增加頁的使用計數
   if(type)
      *type = VM_FAULT_MINOR;
   return pageptr;    //返回頁描述符