生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
Linux驱动修炼之道-内存映射
小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.
努力成為linux kernel hacker的人李萬鵬原創(chuàng)作品，為夢而戰(zhàn)。轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處
http://blog.csdn.net/woshixingaaa/archive/2011/06/02/6462151.aspx
C-sharp代碼?
void?*mmap(void?*addr,?size_t?len,?int?prot,?int?flags,?int?fd,?off_t?offset);??
內(nèi)存映射函數(shù)mmap負(fù)責(zé)把文件內(nèi)容映射到進(jìn)程的虛擬內(nèi)存空間，通過對這段內(nèi)存的讀取和修改，來實(shí)現(xiàn)對文件的讀取和修改，而不需要再調(diào)用read,write等操作。
addr:指定映射的起始地址，通常設(shè)為NULL，由系統(tǒng)指定。
length:映射到內(nèi)存的文件長度。
prot:映射的保護(hù)方式，可以是：
PROT_EXEC：映射區(qū)可被執(zhí)行
PROT_READ：映射區(qū)可被讀取
PROT_WRITE：映射區(qū)可被寫入
PROT_NONE：映射區(qū)不能存取
Flags:映射區(qū)的特性，可以是：
MAP_SHARED：
寫入映射區(qū)的數(shù)據(jù)會復(fù)制回文件，且允許其他映射該文件的進(jìn)程共享。
MAP_PRIVATE：
對映射區(qū)的寫入操作會產(chǎn)生一個映射區(qū)的復(fù)制(copy_on_write)，對此區(qū)域所做的修改不會寫回原文件。
fd:由open返回的文件描述符，代表要映射的文件。
offset:以文件開始處的偏移量，必須是分頁大小的整數(shù)倍，通常為0，表示從文件頭開始映射。
解除映射：
C-sharp代碼?
int?munmap(void?*start,?size_t?length);??
功能：取消參數(shù)start所指向的映射內(nèi)存，參數(shù)length表示欲取消的內(nèi)存大小。
返回值：解除成功返回0，否則返回-1，錯誤原因存在于errno中。
虛擬地址區(qū)域：vm_area_struct
Linux內(nèi)核使用結(jié)構(gòu)vm_area_struct(<linux/mm_types.h>)描述虛擬內(nèi)存區(qū)域，其中幾個主要成員如下：
unsigned long vm_start 虛擬內(nèi)存區(qū)域起始地址
unsigned long vm_end 虛擬內(nèi)存區(qū)域結(jié)束地址
unsigned long vm_flags 該區(qū)域的標(biāo)志
如：VM_IO和VM_RESERVED。VM_IO將該VMA標(biāo)記為內(nèi)存映射的IO區(qū)域，VM_IO會阻止系統(tǒng)將該區(qū)域包含在進(jìn)程的存放轉(zhuǎn)存(core dump)中，VM_RESERVED標(biāo)志內(nèi)存區(qū)域不能被換出。
mmap設(shè)備操作
映射一個設(shè)備是指把用戶空間的一段地址關(guān)聯(lián)到設(shè)備內(nèi)存上，當(dāng)程序讀寫這段用戶空間的地址時，它實(shí)際上是在訪問設(shè)備。這里需要做的兩個操作：
1.找到可以用來關(guān)聯(lián)的虛擬地址區(qū)間
2.關(guān)聯(lián)
其中找到可以用來關(guān)聯(lián)的虛擬地址區(qū)間是由內(nèi)核完成的，mmap只要關(guān)聯(lián)這個操作。
mmap方法是file_operations結(jié)構(gòu)的成員，在mmap系統(tǒng)調(diào)用發(fā)出時被調(diào)用。在此之前，內(nèi)核已經(jīng)完成了很多工作。mmap設(shè)備方法所需要做的就是建立虛擬地址到物理地址的頁表。
C-sharp代碼?
void?(*mmap)(struct?file*,?struct?vm_area_struct?*);??
其中第二個參數(shù)struct vm_area_struct *相當(dāng)于內(nèi)核找到的，可以拿來用的虛擬內(nèi)存區(qū)間。
mmap完成頁表的建立：
方法有二：
1.使用remap_pfn_range一次建立所有頁表；
2.使用nopage VMA方法每次建立一個頁表；
構(gòu)造頁表的工作可由remap_pgn_range函數(shù)完成，原型如下：
C-sharp代碼?
int?remap_pfn_range(struct?vm_area_struct?*vma,?unsigned?long?addr,?unsigned?long?pfn,?unsigned?long?size,?pgprot_t?prot);??
vma是內(nèi)核為我們找到的虛擬地址空間，addr要關(guān)聯(lián)的是虛擬地址，pfn是要關(guān)聯(lián)的物理地址，size是關(guān)聯(lián)的長度是多少。
mmap設(shè)備操作實(shí)例：
C-sharp代碼?
int?memdev_map(struct?file?*filp,?struct?vm_area_struct?*vma){??????vma->vm_flags?|=?VM_IO;??????vma->vm_flags?|=?VM_RESERVED;??????if(remap_pgn_range(vma,vma->start,?virt_to_phys(dev->data>>PAGE_SHIFT),size,vma->vm_page_prot))??????????return?-EAGAIN;??????return?0;??}??
先說一下對于ARM而言虛擬地址與物理地址的關(guān)系：
在arch/arm/include/asm/memory.h中：
C-sharp代碼?
#define?__virt_to_phys(x)???((x)?-?PAGE_OFFSET?+?PHYS_OFFSET)??#define?__phys_to_virt(x)???((x)?-?PHYS_OFFSET?+?PAGE_OFFSET)????static?inline?unsigned?long?virt_to_phys(void?*x)??{??????return?__virt_to_phys((unsigned?long)(x));??}????static?inline?void?*phys_to_virt(unsigned?long?x)??{??????return?(void?*)(__phys_to_virt((unsigned?long)(x)));??}??
上面轉(zhuǎn)換過程的PAGE_OFFSET通常為3G，而PHYS_OFFSET則定于為系統(tǒng)DRAM內(nèi)存的基地址。因此，對于我們的開發(fā)板，并不是將0地址映射到3G，而是將外接的SDRAM的首地址映射到3G。注意：這里的virt_to_phys和phys_to_virt方法僅適用于896MB以下的低端內(nèi)存，高端內(nèi)存的虛擬地址與物理地址之間不存在如此簡單的換算關(guān)系。下邊是fbmem.c中的mmap操作,示意圖如下：
C-sharp代碼?
static?int??fb_mmap(struct?file?*file,?struct?vm_area_struct?*?vma)??__acquires(&info->lock)??__releases(&info->lock)??{??????int?fbidx?=?iminor(file->f_path.dentry->d_inode);??????struct?fb_info?*info?=?registered_fb[fbidx];??????struct?fb_ops?*fb?=?info->fbops;??????unsigned?long?off;??????unsigned?long?start;??????u32?len;????????if?(vma->vm_pgoff?>?(~0UL?>>?PAGE_SHIFT))??????????return?-EINVAL;???????????????off?=?vma->vm_pgoff?<<?PAGE_SHIFT;??????if?(!fb)??????????return?-ENODEV;????????????if?(fb->fb_mmap)?{??????????int?res;??????????mutex_lock(&info->lock);??????????res?=?fb->fb_mmap(info,?vma);??????????mutex_unlock(&info->lock);??????????return?res;??????}????????mutex_lock(&info->lock);??????????????start?=?info->fix.smem_start;????????????len?=?PAGE_ALIGN((start?&?~PAGE_MASK)?+?info->fix.smem_len);??????if?(off?>=?len)?{????????????????????off?-=?len;??????????if?(info->var.accel_flags)?{??????????????mutex_unlock(&info->lock);??????????????return?-EINVAL;??????????}????????????????????start?=?info->fix.mmio_start;??????????????????????len?=?PAGE_ALIGN((start?&?~PAGE_MASK)?+?info->fix.mmio_len);??????}??????mutex_unlock(&info->lock);????????????start?&=?PAGE_MASK;????????????if?((vma->vm_end?-?vma->vm_start?+?off)?>?len)??????????return?-EINVAL;????????????off?+=?start;????????????vma->vm_pgoff?=?off?>>?PAGE_SHIFT;??????????????????vma->vm_flags?|=?VM_IO?|?VM_RESERVED;??????fb_pgprotect(file,?vma,?off);????????????if?(io_remap_pfn_range(vma,?vma->vm_start,?off?>>?PAGE_SHIFT,???????????????????vma->vm_end?-?vma->vm_start,?vma->vm_page_prot))??????????return?-EAGAIN;??????return?0;??}??
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux驱动修炼之道-内存映射的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。
