Android内核源码阅读---ashmem.c

ashmem的意思就是Anonymous Shared Memory，即匿名共享内存。Android系统主要包括五个部分，分别是Linux 内核、本地库、Dalvik 虚拟机、应用程序框架和应用程序。对于其中的Linux内核部分，最初Android是基于2.6.25的，而且Android内核基本是同Linux内核同步更新的，Android在Linux内核的基础上做了一些修改和功能上的添加。目前最新的开源版本是Android2.3，它是基于Linux-2.6.35的，它于2010年12月7日公布。 

其中Android在Linux内核的功能上的添加，就有ashmem，它为进程提供大块共享内存，同时为内核提供回收和管理这个内存的机制，其源代码位于Android源码中的kernel/mm/ashmem.c中：（Android内核版本2.0（Eclair），它是基于2.6.29）

1、用到的数据结构：

(1)struct ashmem_area：Android共享内存区，当父文件（应该也可以理解成父进程）调用open()函数时有效，至它调用release()函数消亡，通过“ashmem_mutex”来保护其互斥性。具体定义如下：

1. struct ashmem_area {  
2.     char name[ASHMEM_NAME_LEN];  
3.     struct list_head unpinned_list;  
4.     struct file *file;  
5.     size_t size;  
6.     unsigned long prot_mask;  
7. };  

struct ashmem_area { char name[ASHMEM_NAME_LEN]; struct list_head unpinned_list; struct file *file; size_t size; unsigned long prot_mask;};char name[ASHMEM_NAME_LEN];  /* 申请的一块ashmem的名称 */

struct list_head unpinned_list;  /* ashmem区的链表，用来把所有区连接起来 */

struct file *file;       /* 支持shmem-based的文件，struct file结构体定义 */

size_t size;          /* 内存映射的大小，以bytes为单位 */

unsigned long prot_mask; /* 一个类似于标志位的变量 */

(2)struct ashmem_range：代表unpinned（evictable）页的区间，生命周期从unpin到pin，同样由“ashmem_mutex”来保证其互斥性。

1. struct ashmem_range {  
2.     struct list_head lru;  
3.     struct list_head unpinned;  
4.     struct ashmem_area *asma;  
5.     size_t pgstart;  
6.     size_t pgend;  
7.     unsigned int purged;  
8. };  

struct ashmem_range { struct list_head lru; struct list_head unpinned; struct ashmem_area *asma; size_t pgstart; size_t pgend; unsigned int purged;};struct list_head lru;         /*LRU（最近最少使用）链表 */

struct list_head unpinned;    /* unpinned区域链表 */

struct ashmem_area *asma;  /* 相关的ashmem区域 */

size_t pgstart;             /* 页开始位置（包含在页内） */

size_t pgend;             /* 页结束位置（包含在页内） */

unsigned int purged;       /*标志变量，ASHMEM_NOT或ASHMEM_WAS_PURGED */

定义的几个全局变量：

1. static LIST_HEAD(ashmem_lru_list);  

static LIST_HEAD(ashmem_lru_list);/* LRU链表的定义 */

1. static unsigned long lru_count;  

static unsigned long lru_count;/* LRU链表计数器 */

1. static DEFINE_MUTEX(ashmem_mutex);  

static DEFINE_MUTEX(ashmem_mutex);/* 用来保证互斥性的ashmem_mutex初始化 */

1. static struct kmem_cache *ashmem_area_cachep __read_mostly; /  

static struct kmem_cache *ashmem_area_cachep __read_mostly; /* 指向ashmem_area的指针变量 */

1. static struct kmem_cache *ashmem_range_cachep __read_mostly;  

static struct kmem_cache *ashmem_range_cachep __read_mostly;/* 指向ashmem_range的指针变量 */

宏定义实现的函数：

1. #define range_size(range)  ((range)->pgend - (range)->pgstart + 1)  

#define range_size(range) ((range)->pgend - (range)->pgstart + 1)/* 用来返回unpinned页的size */

1. #define range_on_lru(range)  ((range)->purged == ASHMEM_NOT_PURGED)  

#define range_on_lru(range) ((range)->purged == ASHMEM_NOT_PURGED)/* 修改标志purged的值为ASHMEM_NOT_PURGED，表示这段内存没有清空*/

1. #define page_range_subsumes_range(range, start, end)  (((range)->pgstart >= (start)) && ((range)->pgend <= (end)))  

#define page_range_subsumes_range(range, start, end) (((range)->pgstart >= (start)) && ((range)->pgend <= (end)))/* 判断是否在页内，参数为range结构体、起始地址、结束地址*/

1. #define page_range_subsumed_by_range(range, start, end)  (((range)->pgstart <= (start)) && ((range)->pgend >= (end)))  

#define page_range_subsumed_by_range(range, start, end) (((range)->pgstart <= (start)) && ((range)->pgend >= (end)))/* 判断是否在页外 */

1. #define page_in_range(range, page)  (((range)->pgstart <= (page)) && ((range)->pgend >= (page)))  

#define page_in_range(range, page) (((range)->pgstart <= (page)) && ((range)->pgend >= (page)))/* 判断是否在页内，参数为range结构体、页号 */

1. #define page_range_in_range(range, start, end) (page_in_range(range, start) || page_in_range(range, end) ||  page_range_subsumes_range(range, start, end))  

#define page_range_in_range(range, start, end) (page_in_range(range, start) || page_in_range(range, end) || page_range_subsumes_range(range, start, end))/* 判断是否在页内参数为range结构体、起始地址、结束地址 */

1. #define range_before_page(range, page)  ((range)->pgend < (page))  

#define range_before_page(range, page) ((range)->pgend < (page))/* 判断rangge结构体定义的页时候在page之前 */

4、函数实现：

(1)内联函数：

1. static inline void lru_add(struct ashmem_range *range)  

static inline void lru_add(struct ashmem_range *range)/* 对LRU链表进行添加结点 */

1. static inline void lru_del(struct ashmem_range *range)  

static inline void lru_del(struct ashmem_range *range)/* 对LRU链表进行删除结点 */

1. static inline void range_shrink(struct ashmem_range *range, size_t start, size_t end)  

static inline void range_shrink(struct ashmem_range *range, size_t start, size_t end)/* 修改range结构体定义的内存的大小，可以进行缩短 */

基本函数：

 

1. static int range_alloc(struct ashmem_area *asma,  struct ashmem_range *prev_range,  
2.                   unsigned int purged,  size_t start, size_t end)  

static int range_alloc(struct ashmem_area *asma, struct ashmem_range *prev_range, unsigned int purged, size_t start, size_t end)/* 初始化一个ashmem_area结构体 */

1. static void range_del(struct ashmem_range *range)  

static void range_del(struct ashmem_range *range)/* 删除一个ashmem_area，就是从链表中删除 */

static struct file_operations ashmem_fops 成员函数：

1. struct file_operations定义如下：  
2. static struct file_operations ashmem_fops = {  
3.     .owner = THIS_MODULE,  
4.     .open = ashmem_open,  
5.     .release = ashmem_release,  
6.     .mmap = ashmem_mmap,  
7.     .unlocked_ioctl = ashmem_ioctl,  
8.     .compat_ioctl = ashmem_ioctl,  
9. };  

struct file_operations定义如下：static struct file_operations ashmem_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = ashmem_open, .release = ashmem_release, .mmap = ashmem_mmap, .unlocked_ioctl = ashmem_ioctl, .compat_ioctl = ashmem_ioctl,};

成员函数定义如下：

1. static int ashmem_open(struct inode *inode, struct file *file)  

static int ashmem_open(struct inode *inode, struct file *file)/* 创建一个文件对象，也就是为一个ashmem_area结构体申请一段空间 */

1. static int ashmem_release(struct inode *ignored, struct file *file)  

static int ashmem_release(struct inode *ignored, struct file *file)/* 释放文件对象，也就是释放ashmem_area结构体 */

1. static int ashmem_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)  

static int ashmem_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)/* 将制定的文件映射到制定的进程区域中 */

1. static long ashmem_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)  

static long ashmem_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)说明：函数实现如下：

1. static long ashmem_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
2. {  
3.     struct ashmem_area *asma = file->private_data;  
4.     long ret = -ENOTTY;  
5.     switch (cmd) {  
6.     case ASHMEM_SET_NAME:  
7.         ret = set_name(asma, (void __user *) arg);  
8.         break;  
9.     case ASHMEM_GET_NAME:  
10.         ret = get_name(asma, (void __user *) arg);  
11.         break;  
12.     case ASHMEM_SET_SIZE:  
13.         ret = -EINVAL;  
14.         if (!asma->file && !(arg & ~PAGE_MASK)) {  
15.             ret = 0;  
16.             asma->size = (size_t) arg;  
17.         }  
18.         break;  
19.     case ASHMEM_GET_SIZE:  
20.         ret = asma->size;  
21.         break;  
22.     case ASHMEM_SET_PROT_MASK:  
23.         ret = set_prot_mask(asma, arg);  
24.         break;  
25.     case ASHMEM_GET_PROT_MASK:  
26.         ret = asma->prot_mask;  
27.         break;  
28.     case ASHMEM_PIN:  
29.     case ASHMEM_UNPIN:  
30.     case ASHMEM_GET_PIN_STATUS:  
31.         ret = ashmem_pin_unpin(asma, cmd, (void __user *) arg);  
32.         break;  
33.     case ASHMEM_PURGE_ALL_CACHES:  
34.         ret = -EPERM;  
35.         if (capable(CAP_SYS_ADMIN)) {  
36.             ret = ashmem_shrink(0, GFP_KERNEL);  
37.             ashmem_shrink(ret, GFP_KERNEL);  
38.         }  
39.         break;  
40.     }  
41.     return ret;  
42. }  

static long ashmem_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg){struct ashmem_area *asma = file->private_data;long ret = -ENOTTY;switch (cmd) {case ASHMEM_SET_NAME:ret = set_name(asma, (void __user *) arg);break;case ASHMEM_GET_NAME:ret = get_name(asma, (void __user *) arg);break;case ASHMEM_SET_SIZE:ret = -EINVAL;if (!asma->file && !(arg & ~PAGE_MASK)) {ret = 0;asma->size = (size_t) arg;}break;case ASHMEM_GET_SIZE:ret = asma->size;break;case ASHMEM_SET_PROT_MASK:ret = set_prot_mask(asma, arg);break;case ASHMEM_GET_PROT_MASK:ret = asma->prot_mask;break;case ASHMEM_PIN:case ASHMEM_UNPIN:case ASHMEM_GET_PIN_STATUS:ret = ashmem_pin_unpin(asma, cmd, (void __user *) arg);break;case ASHMEM_PURGE_ALL_CACHES:ret = -EPERM;if (capable(CAP_SYS_ADMIN)) {ret = ashmem_shrink(0, GFP_KERNEL);ashmem_shrink(ret, GFP_KERNEL);}break;}return ret;}其中ashmem_ioctl函数可以实现的功能有：

①ASHMEM_SET_NAME 设置名称，调用set_name函数。

②ASHMEM_GET_NAME 获取名称，调用get_name函数。

③ASHMEM_SET_SIZE 设置ashmem的大小，通过改变ashmem_area中的成员变量设置。

④ASHMEM_GET_SIZE 获得ashmem的大小，通过读ashmem_area的成员变量获取。

⑤ASHMEM_SET_PROT_MASK 设置prot_mask，调用set_prot_mask函数。

⑥ASHMEM_GET_PROT_MASK 获取prot_mask，通过读ashmem_area的成员变量获取。

⑦ASHMEM_PIN 使用pin语法，调用ashmem_pin_upin函数，通过判断再调用ashmem_pin函数。

⑧ASHMEM_UNPIN 使用upin语法，调用ashmem_pin_upin函数，通过判断再调用ashmem_upin函数。

⑨ASHMEM_GET_PIN_STATUS 获取pin状态，调用ashmem_pin_upin函数，通过判断再调用ashmem_get_pin_status函数。

⑩ASHMEM_PURGE_ALL_CACHES"净化"所有cache，调用ashmem_shrink函数。

(4)模块函数：定义模块的入口函数和出口函数。

static int __initashmem_init(void)

/* 模块编程的规范，入口函数 */

static void __exitashmem_exit(void)

/* 模块编程的规范，出口函数 */

 

原文地址: http://blog.csdn.net/wzyhb123456789/archive/2010/12/27/6101192.aspx