三、VMA和PAGE结构 和mmap函数
1.page 主要成员
atomic_t count;
//这个页的引用数. 当这个 count 掉到 0, 这页被返回给空闲列表.
atomic_t count;
//这个页的引用数. 当这个 count 掉到 0, 这页被返回给空闲列表.
void *virtual;
//如果页被映射，则表示这页的内核虚拟地址; 否则, NULL.
//如果页被映射，则表示这页的内核虚拟地址; 否则, NULL.
unsigned long flags;
//描述页状态的一套位标志. 这些包括 PG_locked, 它指示该页在内存中已被加锁, 以及 PG_reserved,
//描述页状态的一套位标志. 这些包括 PG_locked, 它指示该页在内存中已被加锁, 以及 PG_reserved,
//它防止内存管理系统使用该页
2.vm_area_struct 主要成员
unsigned long vm_start;//VMA 开始于
unsigned long vm_start;//VMA 开始于
unsigned long vm_end; //VMA 结束
struct file *vm_file;
//指向和这个区(如果有一个)关联的 struct file 结构的指针.
//指向和这个区(如果有一个)关联的 struct file 结构的指针.
unsigned long vm_pgoff;
//文件中区的偏移, 以页计. 当一个文件和设备被映射, 这是映射在这个区的第一页的文件位置.?????
//文件中区的偏移, 以页计. 当一个文件和设备被映射, 这是映射在这个区的第一页的文件位置.?????
unsigned long vm_flags;
// 设备驱动常用的标志是 VM_IO 和 VM_RESERVUED.
//VM_IO 标志一个 VMA 作为内存映射的 I/O 区,阻止这个区被包含在进程核转储？？？中.
//VM_RESERVED 告知内存管理系统不要试图交换出这个 VMA;
// 设备驱动常用的标志是 VM_IO 和 VM_RESERVUED.
//VM_IO 标志一个 VMA 作为内存映射的 I/O 区,阻止这个区被包含在进程核转储？？？中.
//VM_RESERVED 告知内存管理系统不要试图交换出这个 VMA;
struct vm_operations_struct *vm_ops;
//操作
//void (*open)(struct vm_area_struct *vma); VMA刚刚产生时，此函数被调用来初始化VMA
//void (*close)(struct vm_area_struct *vma); 当一个区被销毁, 内核调用它的关闭操作
//struct page *(*nopage)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int *type);
//如果 nopage 方法没有定义,内核分配一个空页.进程存取不在内存中有效 VMA 的页时,nopage 方法被调用(如果它被定义)
//int (*populate)(struct vm_area_struct *vm, unsigned long address, unsigned long len, pgprot_t prot, unsigned long pgoff, int
//操作
//void (*open)(struct vm_area_struct *vma); VMA刚刚产生时，此函数被调用来初始化VMA
//void (*close)(struct vm_area_struct *vma); 当一个区被销毁, 内核调用它的关闭操作
//struct page *(*nopage)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int *type);
//如果 nopage 方法没有定义,内核分配一个空页.进程存取不在内存中有效 VMA 的页时,nopage 方法被调用(如果它被定义)
//int (*populate)(struct vm_area_struct *vm, unsigned long address, unsigned long len, pgprot_t prot, unsigned long pgoff, int
nonblock);
//在它们被用户空间存取之前,允许内核"预错"页到内存. 驱动通常没有必要实现这个填充方法
//在它们被用户空间存取之前,允许内核"预错"页到内存. 驱动通常没有必要实现这个填充方法
void *vm_private_data;
//驱动可以用来存储它的自身信息的成员.
//驱动可以用来存储它的自身信息的成员.
3.mmap用户空间调用与内核空间调用
void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset);
//start 指向欲对应的内存起始地址，通常设为NULL，代表让系统自动选定地址，对应成功后该地址会返回
//参数length代表将文件中多大的部分对应到内存。
//参数prot代表映射区域的保护方式
//fd文件描述符
//参数offset为文件映射的偏移量，通常设置为0，代表从文件最前方开始对应，offset必须是分页大小
//start 指向欲对应的内存起始地址，通常设为NULL，代表让系统自动选定地址，对应成功后该地址会返回
//参数length代表将文件中多大的部分对应到内存。
//参数prot代表映射区域的保护方式
//fd文件描述符
//参数offset为文件映射的偏移量，通常设置为0，代表从文件最前方开始对应，offset必须是分页大小
//的整数倍,映射文件的起动位移量受系统虚存页长度的限制，那么如果映射区的长度不是页长度的整数
//倍时，将如何呢？假定文件长12字节，系统页长为512字节，则系统通常提供512字节的映射区，其中
//后500字节被设为0。可以修改这500字节，但任何变动都不会在文件中反映出来
//若映射成功则返回映射区的内存起始地址，否则返回MAP_FAILED（－1）
内核空间调用
int (*mmap) (struct file *filp, struct vm_area_struct *vma);
4.mmap执行的顺序
a.在用户进程创建一个vma区域
b.驱动程序获得页
c.将获得的页分配给vma区域
四、如何给VMA分配页
1.一次完成全部
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long virt_addr, unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot);
//vma 用户进程创建一个vma区域
//virt_addr 重新映射应当开始的用户虚拟地址. 这个函数建立页表为这个虚拟地址范围从 virt_addr 到 virt_addr_size.
//pfn 页帧号, 对应虚拟地址应当被映射的物理地址. 这个页帧号简单地是物理地址右移 PAGE_SHIFT 位. 对大部分使用, VMA 结构的 vm_paoff 成员正好包含你需要的值. 这个函数影响物理地址从 (pfn<
//prot 给新 VMA 要求的"protection". 驱动可(并且应当)使用在vma->vm_page_prot 中找到的值.
//返回的值常常是 0 或者一个负的错误值
int io_remap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long virt_addr, unsigned long phys_addr, unsigned long size, pgprot_t prot);
//当用在 phys_addr 指向 I/O 内存时返回的值常常是 0 或者一个负的错误值？？？
2.一页一页的分配
struct page *(*nopage)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int *type);
//address 代表从用户空间传过来的用户空间虚拟地址
//返回一个有效映射页
3.限制：
remap_pfn_range不能映射常规内存，只存取保留页和在物理内存顶之上的物理地址。因为保留页和在物理
内存顶之上的物理地址内存管理系统的各个子模块管理不到。640 KB 和 1MB 是保留页可能映射，设备I/O
内存也可以映射。如果想把kmalloc()申请的内存映射到用户空间，则可以通过mem_map_reserve()把相应
的内存设置为保留后就可以。
remap_pfn_range常用于设备内存映射，而nopage()常用于RAM映射
五、实例分析
例1 kmalloc分配1页，用nopage映射
文件: km2.rar 大小: 0KB 下载: 下载
例 2 kmalloc 分配1页，用remap_pfn_range映射
文件: km1.rar 大小: 0KB 下载: 下载
例3 vmalloc 分配，用nopage映射
文件: km3.rar 大小: 1KB 下载: 下载
测试程序
文件: test.rar 大小: 0KB 下载: 下载