1、為什么會(huì)有這個(gè)函數(shù)？

我想主要的原因就是kmap_atomic在效率上要比kmap提升不少。

在kmap函數(shù)中，會(huì)有如下幾個(gè)比較耗時(shí)的部分：

1）、page_address函數(shù)
2）、Sleep for somebody else to unmap their entries
代碼如下：
171 ____________DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);?
173 ______________set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
174____________add_wait_queue(&pkmap_map_wait,&wait);???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
175 ____________unlock_kmap();
176 ____________schedule();
177 ____________remove_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);
3）、lock_kmap函數(shù)，需要加鎖啊！！！
相反kmap_atomic函數(shù)，從名字就能看出，原子操作一氣呵成。。沒(méi)有sleep，沒(méi)有鎖。

2、怎么實(shí)現(xiàn)的？需要考慮什么問(wèn)題？

首先得知道這個(gè)函數(shù)的主要目的是實(shí)現(xiàn)page 到 vaddr的轉(zhuǎn)化。
其次我們得考慮多cpu和多任務(wù)，大家知道???? kernel可以在多個(gè)cpu上同時(shí)運(yùn)行不同的task，然而它們共同使用一個(gè)內(nèi)存地址空間，因此如何能保證N個(gè)cpu調(diào)用kmap_atomic不會(huì)將page映射到一個(gè)虛擬地址（vaddr）呢？

我們來(lái)看看kmap_atomic是如何實(shí)現(xiàn)的？

1）、定義一個(gè)percpu變量__kmap_atomic_idx，同時(shí)在當(dāng)前cpu上禁用搶占，直到unmap的時(shí)候才開啟，這樣就保證了同一cpu其它任務(wù)不會(huì)調(diào)用該函數(shù)。除非該進(jìn)程在unmap之前睡眠，如果真的那樣，別的進(jìn)程就很可能在同一cpu重入kmap_atomic函數(shù)了，然后就可能映射到同一虛擬地址，因此在原子映射期間最好不要休眠。
2）、設(shè)計(jì)了一個(gè)完美的公式

??? type = kmap_atomic_idx_push();? //遞增一個(gè)percpu變量，返回遞增后的結(jié)果，增加一個(gè)計(jì)算type的函數(shù)表示kmap_atomic函數(shù)可以重入，就是上面說(shuō)的該進(jìn)程在unmap之前睡眠情況，但一般情況下不會(huì)發(fā)生沖入，所以該值應(yīng)該是1，unmap時(shí)該值會(huì)--。當(dāng)然重入的次數(shù)是有限制的，不會(huì)超過(guò)KM_TYPE_NR。
??? idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();//不同的cpusmp_processor_id()的值是不同的，因此，不同的cpu得到的idx不同。
??? vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);//不同的idx得到的vaddr就不同了。
??? set_pte(kmap_pte-idx, mk_pte(page, prot)); //設(shè)置頁(yè)表
??? return (void *)vaddr;

總結(jié)，通過(guò)percpu變量+禁搶占+加計(jì)算公式，就實(shí)現(xiàn)了，不同cpu的不同進(jìn)程調(diào)用kmap_atomic函數(shù)得到的vaddr是不同的。同時(shí)這也給我們實(shí)現(xiàn)atomic提供了一種思路，實(shí)際上atomic一般都會(huì)有一個(gè)percpu變量。

3、得到vaddr之后，頁(yè)表的建立。
我們就以arm為例，來(lái)說(shuō)明一下，arm初始化的時(shí)候，會(huì)通過(guò)create_mapping來(lái)創(chuàng)建一些頁(yè)表，比如map_lowmem就會(huì)調(diào)用 create_mapping函數(shù)來(lái)建立整個(gè)低端內(nèi)存的映射。

同樣地在函數(shù)devicemaps_init中會(huì)有如下代碼：
?967 ____map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors_page));
?968 ____map.virtual = 0xffff0000;
?969 ____map.length = PAGE_SIZE;
?970 ____map.type = MT_HIGH_VECTORS;
?971 ____create_mapping(&map);
這里有一點(diǎn)需要說(shuō)明一點(diǎn)，雖然只映射了一個(gè)PAGE_SIZE，但是如果內(nèi)核采用的二級(jí)頁(yè)表(即存在pgd，pte），而不是一級(jí)頁(yè)表（只有pgd）的話，會(huì)在create_mapping函數(shù)中，分配512個(gè)pte項(xiàng)（即512個(gè)pte指針ptep），遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于KM_TYPE_NR個(gè)數(shù)。但是如果采用一級(jí)頁(yè)表的話，這就會(huì)有問(wèn)題，這種情況應(yīng)該不能用kmap_atomic函數(shù)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)TOP_PTE(vaddr)宏是得不到ptep的，因此目前代碼中有如下保護(hù)：
?67 #ifdef CONFIG_DEBUG_HIGHMEM
?68 ____/*
?69 ____ * With debugging enabled, kunmap_atomic forces that entry to 0.
?70 ____ * Make sure it was indeed properly unmapped.
?71 ____ */
?72____BUG_ON(!pte_none((TOP_PTE(vaddr))));?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
?73 #endif
?

由此，我們可以看到kmap_atomic使用的是地址空間頂部的一小段地址空間（0xffff0000開始），內(nèi)核邏輯將這一小段地址空間分成了若干個(gè)節(jié)（slot），每一節(jié)的大小是一個(gè)page的大小，可以用來(lái)映射一個(gè)page。雖然總共可用512個(gè)slot，但是只能用KM_TYPE_NR個(gè)，有點(diǎn)遺憾！！！

原文地址：　http://blog.chinaunix.net/uid-26817832-id-3358944.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的内核 kmap_atomic分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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