程序博客网 > 网络销售是做什么

kmap的实现分析与实验

来源：互联网 发布：网络销售是做什么 编辑：程序博客网 时间：2024/06/07 06:10

kmap的实现分析

kmap/unkmap系统调用是用来映射高端物理内存页到内核地址空间的api函数，他们分配的内核虚拟地址范围属于[PKMAP_BASE，PAGE_OFFSET]即[0xbfe00000，0xc0000000]范围，大小是2M的虚拟空间，为了映射该块虚拟地址，所使用的二级页表的大小刚好是一个物理page的总计是两个pte table（4KB）
kmap的调用流程分析：
arch/arm/mm/highmem.c
[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">void *kmap(struct page *page)  
  2. {  
  3.     might_sleep();  
  4.     if (!PageHighMem(page)){//如果是低端内存，则直接返内存页对应的直接映射虚拟地址  
  5.         //printk("low mem page\n");  
  6.         return page_address(page);//所有的低端内存，在内核初始化时就已经映射好了，并且是不变得，且物理到虚拟相差0xc0000000  
  7.     }else{  
  8.         //printk("high mem page\n");  
  9.     }  
  10.     return kmap_high(page);//高端内存页  
  11. }</span>  

进入/trunk/mm/highmem.c的kmap_high

[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">/** 
  2.  * kmap_high - map a highmem page into memory 
  3.  * @page: &struct page to map 
  4.  * 
  5.  * Returns the page's virtual memory address. 
  6.  * 
  7.  * We cannot call this from interrupts, as it may block. 
  8.  */  
  9. void *kmap_high(struct page *page)  
  10. {  
  11.     unsigned long vaddr;  
  12.   
  13.     /* 
  14.      * For highmem pages, we can't trust "virtual" until 
  15.      * after we have the lock. 
  16.      */  
  17.     lock_kmap();  
  18.     vaddr = (unsigned long)page_address(page);  
  19.     if (!vaddr)//如果该页的映射还未建立  
  20.         vaddr = map_new_virtual(page);//开始建立新的映射  
  21.     pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)]++;//该数组的值为1，说明映射已经建立，为2表明该应声存在着引用  
  22.     BUG_ON(pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)] < 2);  
  23.     unlock_kmap();  
  24.     return (void*) vaddr;  
  25. }</span>  

进入到map_new_virtual函数：
[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">static inline unsigned long map_new_virtual(struct page *page)  
  2. {  
  3.     unsigned long vaddr;  
  4.     int count;  
  5.   
  6. start:  
  7.     count = LAST_PKMAP; // 2MB/4096KB=512 entries = <span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">LAST_PKMAP</span>  
  8.   
  9.     /* Find an empty entry */  
  10.     for (;;) {  
  11.         last_pkmap_nr = (last_pkmap_nr + 1) & LAST_PKMAP_MASK;  
  12.         if (!last_pkmap_nr) {  
  13.             flush_all_zero_pkmaps();  
  14.             count = LAST_PKMAP;  
  15.         }  
  16.         if (!pkmap_count[last_pkmap_nr])//为0，说明该虚拟地址不存在映射，没人使用  
  17.             break;  /* Found a usable entry */  
  18.         if (--count)//如果遍历了整个kmap虚拟空间，都不能找到空闲的虚拟地址，则休眠等待unkmap释放虚拟地址  
  19.             continue;  
  20.   
  21.         /* 
  22.          * Sleep for somebody else to unmap their entries 
  23.          */  
  24.         {  
  25.             DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);  
  26.   
  27.             __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);  
  28.             add_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);  
  29.             unlock_kmap();  
  30.             schedule();  
  31.             remove_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);  
  32.             lock_kmap();  
  33.   
  34.             /* Somebody else might have mapped it while we slept */  
  35.             if (page_address(page))  
  36.                 return (unsigned long)page_address(page);  
  37.   
  38.             /* Re-start */  
  39.             goto start;  
  40.         }  
  41.     }  
  42.     vaddr = PKMAP_ADDR(last_pkmap_nr);<span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">//#define PKMAP_ADDR(nr)</span><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">     </span><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">(PKMAP_BASE + ((nr) << PAGE_SHIFT))</span>  
  43.     set_pte_at(&init_mm, vaddr,  
  44.            &(pkmap_page_table[last_pkmap_nr]), mk_pte(page, kmap_prot));  
  45.   
  46.     pkmap_count[last_pkmap_nr] = 1;  
  47.     set_page_address(page, (void *)vaddr);  
  48.   
  49.     return vaddr;  
  50. }</span>  

上面代码中的pkmap_page_table是kmap所对应的虚拟地址[PKMAP_BASE，PAGE_OFFSET]所对应的二级映射表，即pte table，该映射表刚好是4KB用来映射2MB的虚拟到物理地址
pkmap_page_table使在trunk/arch/arm/mm/mmu.c文件中设置的：

[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">static void __init kmap_init(void)  
  2. {  
  3. #ifdef CONFIG_HIGHMEM</span>  
[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">        //获取kmap所对应的虚拟地址[PKMAP_BASE，PAGE_OFFSET]所对应的二级映射表的开始地址。该二级映射表刚好就是一个物理页的大小  
  2.     pkmap_page_table = early_pte_alloc_and_install(pmd_off_k(PKMAP_BASE),  
  3.         PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);  
  4.     printk("************************************************\n");  
  5.     printk("pkmap_page_table:%x, phy of pkmap_page_table:%x\n",pkmap_page_table,virt_to_phys(pkmap_page_table));  
  6.     printk("************************************************\n");  
  7. #endif  
  8. }  
  9. </span>  
上述函数中的pmd_off_k(PKMAP_BASE)是获取PKMAP_BASE虚拟地址对应的一级映射表中所对应的页表项地址，

[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">static pte_t * __init early_pte_alloc_and_install(pmd_t *pmd,  
  2.     unsigned long addr, unsigned long prot)  
  3. {  
  4.     if (pmd_none(*pmd)) {//如果一级页表项无效，即还未分配该表项所指向二级页表，即pte table  
  5.         pte_t *pte = early_pte_alloc(pmd);//分配二级页表，即pte tabble  
  6.         early_pte_install(pmd, pte, prot);//将pte table的hw/pte page0，<span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">hw/pte page1分别填充到一级页表项的低4byte和高4byte</span>  
  7.   
  8.     }  
  9.     BUG_ON(pmd_bad(*pmd));  
  10.     return pte_offset_kernel(pmd, addr);//返回二级页表中对应的页表项地址。  
  11. }  
  12. </span>  

以上过程，具体见下图的映射关系图1




kmap的实验

kmap试验目的：

a：kmap映射高端内存页返回的地址是否属于0xbfe00000 - 0xc0000000范围。
b：kmap的二级映射表的虚拟地址：pkmap_page_table，在函数kmap_init中打印该虚拟地址和对应的物理地址，然后根据二级映射表的结构，找到kmap返回的虚拟地址对应的物理地址。
再根据该物理地址，使用mu内存查看工具，查看该物理页的内容是否是我们之前在驱动中通过kmap返回的虚拟地址设置的特殊数值。

详细的测试代码如下：
[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">#include <linux/module.h>  
  2. #include <linux/init.h>  
  3. #include <linux/mm.h>  
  4. #include <linux/fs.h>  
  5. #include <linux/types.h>  
  6. #include <linux/delay.h>  
  7. #include <linux/moduleparam.h>  
  8. #include <linux/slab.h>  
  9. #include <linux/errno.h>  
  10. #include <linux/ioctl.h>  
  11. #include <linux/cdev.h>  
  12. #include <linux/string.h>  
  13. #include <linux/list.h>  
  14. #include <linux/pci.h>  
  15. #include <linux/gpio.h>  
  16. #include <linux/gfp.h>  
  17. #include <asm/highmem.h></span>  
下面的函数，是通过kmap分配高端内存页，并且将分配得到的内存页，都特别的设置成特殊的数据，依次为：0x5a，0x5b，0x5c
[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">struct page * map_high_mem(int order)  
  2. {  
  3.     int i=0;  
  4.     static int poison = 0x5a;  
  5.     unsigned char *buf = NULL;  
  6.     struct page *high_page = alloc_pages(__GFP_HIGHMEM,order);  //指定可以从高端内存分配物理空闲页  
  7.     //struct page *high_page = alloc_pages(GFP_HIGHUSER,order);  
  8.     if(high_page){  
  9.         printk("high_page alloc success\n");  
  10.     }else{  
  11.         printk("high_page alloc failed\n");  
  12.     }  
  13.     buf = kmap(high_page);//为该高端内存页，建立临时映射，该函数可能休眠  
  14.     if(buf){  
  15.         printk("kmap success,buf addr:%x\n",buf);//如果映射成功，返回影射后的虚拟地址  
  16.         for(i=0;i<4096;i++)  
  17.             buf[i] = poison;  
  18.         poison++;  
  19.     }else{  
  20.         printk("kmap failed\n");  
  21.     }  
  22.     return high_page;  
  23. }  
  24.   
  25. void free_high_mem(struct page *page,int order)  
  26. {  
  27.     kunmap(page);//拆除映射  
  28.     __free_pages(page,order);//释放对应物理页  
  29. }</span>  


[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">struct page *page_array[5];  
  2. #define NUM_ORDER 0  
  3. static int __init dev_init(void)  
  4. {  
  5.     int ret;  
  6.     int i;  
  7.     /*************************************************************/   
  8.     i = 0;  
  9.     page_array[i++] = map_high_mem(NUM_ORDER);//连续分配，映射三个物理页  
  10.     page_array[i++] = map_high_mem(NUM_ORDER);  
  11.     page_array[i++] = map_high_mem(NUM_ORDER);  
  12.       
  13.     printk("module address,page_array:0x%x\n",page_array);  
  14.     return ret;  
  15. }</span>  


[cpp] view plaincopy
  1. <span style="font-size:24px">static void __exit dev_exit(void)  
  2. {  
  3.   
  4.     int i = 0;  
  5.     free_high_mem(page_array[i++],NUM_ORDER);  
  6.     free_high_mem(page_array[i++],NUM_ORDER);  
  7.     free_high_mem(page_array[i++],NUM_ORDER);  
  8. }  
  9. module_init(dev_init);  
  10. module_exit(dev_exit);  
  11. MODULE_LICENSE("GPL");  
  12. MODULE_AUTHOR("LKN@SCUT");</span>  

以上是我们的测试代码，代码编译，加载执行。

以下log是得到pkmap_page_table的物理地址，即kmap的二级映射表的开始物理地址，该log是内核启动阶段在kmap_init函数打印出来的。
[    0.000000] ************************************************
[    0.000000] pkmap_page_table:ef7fc000, phy of pkmap_page_table:2f7fc000(759MB)
[    0.000000] ************************************************
由于kmap是2MB的虚拟空间，刚好一个page大小的二级映射表就可以完全覆盖到。如上的log所显示，这个二级映射表的开始物理地址是：2f7fc000。

模块加载时的log：
/storage/sdcard1 # insmod mymap.ko 
[   83.289132] kernel buffer virtial address:ee155000
[   83.293936] kernel buffer physical address:2e155000
[   83.298801] high_page alloc success
[   83.302264] kmap success,buf addr:bfeee000------------->(a)  //第一次kmap映射返回的虚拟地址，将该页都初始化为0x5a
[   83.306393] high_page alloc success
[   83.309809] kmap success,buf addr:bfeef000------------->(b)  //第二次kmap映射返回的虚拟地址，将该页都初始化为0x5b
[   83.313990] high_page alloc success
[   83.317414] kmap success,buf addr:bfef0000------------->(c)   //第三次kmap映射返回的虚拟地址，将该页都初始化为0x5c


可见三次kmap返回的虚拟地址都是属于0xbfe00000 - 0xc0000000范围。

根据他们返回的虚拟地址，我们再结合之前得出的二级映射表的物理地址，我们推算出该三个虚拟地址所对应的物理内存页，分别如下：

由程序的虚拟地址得到对应的物理地址的公式为：virt_addr----->phy_addr
二级映射表的开始物理地址+2KB的硬件页表页内偏移+virt_addr[bit20,bit12] * 4 上存储的内容即为虚拟页对应的物理页

case a: bfeee000---------->374ce000
2f7fc000 + 1024*2(800) + 238*4(3b8) = 2F7FCBB8（二级映射表项的物理地址）
0x37ce000即是虚拟页bfeee000对应的物理页，我们可以看到，该页上的内容刚好就是我们之前设置的0x5a。




case b: bfeef000---------->37b0c000
2f7fc000 + 1024*2(800) + 238*4(3bc) = 2F7FCBBC（二级映射表项的物理地址）

37b0c000即是虚拟页bfeef000对应的物理页，我们可以看到，该页上的内容刚好就是我们之前设置的0x5b。



case c: bfef0000---------->37b0b000
2f7fc000 + 1024*2(800) + 240*4(3C0) = 2F7FCBC0（二级映射表项的物理地址）



37b0b000即是虚拟页bfef0000对应的物理页，我们可以看到，该页上的内容刚好就是我们之前设置的0x5c。

通过以上的实验，我们验证了自己对linux arm二级映射表结构的理解，同时也明白了kmap映射的原理。

0 0
网络销售是做什么 网络销售是做什么
原创粉丝点击
热门IT博客
淘宝拒收不退款怎么办淘宝拒收不退款怎么办
淘宝店铺直播怎么申请淘宝店铺直播怎么申请
手机知乎怎么发表文章
mac的finder在哪里
efd软件
车双头螺纹编程
有趣的头像 知乎
中国电力投资公司知乎
网络设计方案种类
voa哪个软件好
枪口比动能 知乎
b2b系统源码
apache json解析
交通灯的plc编程
高频套利算法
linux grep 正则
网络直销公司简介
路由器 攻击app软件
挖掘社交网络 中文版
淘宝的退款说明如何写
热门问题 老师的惩罚 人脸识别 我在镇武司摸鱼那些年 重生之率土为王 我在大康的咸鱼生活 盘龙之生命进化 天生仙种 凡人之先天五行 春回大明朝 姑娘不必设防，我是瞎子 2019年雨露计划申请入口 2018年销售计划范文 中国五年计划 2019年工作计划 2018年施工进度计划表格 高中三年计划书 第二个五年计划 第一个五年计划时间 第一个五年计划完成于 武汉市2020年拆迁计划 2018年中班第一学期教学计划 2018年个人工作计划 2018年教师工作计划 两个百年计划 年计划怎么写 月计划 工作进度表 中国第一个五年计划 中国两个百年计划 桂林市事业单位2019年招聘计划 淘宝年货节是什么时候 贵妃网一一2019年 年贵妃的悠闲生活 2018年 0808原贵妃网 年轮画 年轻人英文 年轻人的英文单词 年轻人英语 年轻人英语怎么说 年轻人图片 年轻人 年轻人脑供血不足 年轻人白头发 年轻人风湿 年轻人颈椎病 年轻人失眠 年轻人尿频 年轻人买车 年轻人买房 年轻人旅游 年轻人肩周炎

程序博客网，程序员的互联网技术博客家园。csdn论坛精品 msdn技术资料都在这里