mmap設(shè)備方法）

Mmap系統(tǒng)調(diào)用（功能）

Void* mmap(void * add, size_t len , int prot, int flags, int fd, off_t offset)

Mmap系統(tǒng)調(diào)用（參數(shù)）

*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(zhǎng)度

*port:

映射區(qū)的保護(hù)方式，可以是：

PROT_EXEC:映射區(qū)可被執(zhí)行；

PROT_READ:映射去可被讀取；

PROT_WRITE:映射區(qū)可被寫入；

PROT_NONE:映射區(qū)不能存?。?/p>

*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(huì)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(duì)映射區(qū)的寫入操作產(chǎn)生一個(gè)映射區(qū)的復(fù)制（copy-on-write）,對(duì)此區(qū)域所做的修改不會(huì)協(xié)會(huì)原文件。

Fd:

由open返回的文件描述符，代表要映射的文件。

Offset:

以文件開始處偏移量，必須是分頁(yè)大小的整數(shù)倍，通常為0，表示從文件頭開始映射。

內(nèi)存映射函數(shù)mmap，負(fù)責(zé)把文件內(nèi)容映射到進(jìn)程的虛擬空間，通過(guò)對(duì)這段內(nèi)存的讀取和修改，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的讀取和修改，而不需要在調(diào)用read,write等操作。

左邊是進(jìn)程的虛擬地址空間；右邊是文件；

解除映射

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表示與取消的內(nèi)存的大小。

（start所指向的映射內(nèi)存，即mmap()的返回值）

返回值：

解除成功返回0，否則返回-1，錯(cuò)誤原因存在errno中。

源程序：

示例：

#include

#include

#include

#include
#include

#include

Int main()

{

int fd;

char *start;

char buf[100];

/*打開文件*/

fd=open(“testfile”,O_RDWR);

start=mmap(NULL,100,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0); //把文件testfile進(jìn)程映射到虛擬空間中去

//映射文件的地址直接通過(guò)start返回，以后操作文件就直接使用這個(gè)地址

/*讀出數(shù)據(jù)*/

Strcpy(buf,start);/*把buf中的內(nèi)容直接拷貝到start中去*/

printf(“buf=%sn”,buf);

/*寫入數(shù)據(jù)*/

Strcpy(start,”buf is not null!”);/*把字符串直接寫到start中*/

Munmap(start,100);/*解除映射*/

close(fd); /*關(guān)閉文件*/

return 0；

}

源文件：

1.通過(guò)mmap函數(shù)返回映射地址（初始位置）start;

2.利用返回的start地址通過(guò)strcpy()寫入、讀出函數(shù)；

3.讀寫完后，接觸映射；

虛擬內(nèi)存區(qū)域

虛擬內(nèi)存區(qū)域是進(jìn)程的虛擬地址空間中的一個(gè)同質(zhì)區(qū)間，即具有同樣特性的連續(xù)地址范圍。一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存映像由下面幾部分組成：程序代碼、數(shù)據(jù)、BSS和棧區(qū)域，以及內(nèi)存映射的區(qū)域。

虛擬內(nèi)存區(qū)域：

每一行的域?yàn)椋?/p>

Start _endperm offset major: minor inode

*start:該區(qū)域起始虛擬地址

*end：該區(qū)域結(jié)束虛擬地址

*perm :讀、寫和執(zhí)行權(quán)限；表示對(duì)這個(gè)區(qū)域，允許進(jìn)程做什么。這個(gè)區(qū)域的最后一個(gè)字符要么是P表示私有的，要么是s表示共享的。

*offset :被映射部分在文件中的起始地址

*major、minor：主設(shè)備號(hào)；

*inode :索引節(jié)點(diǎn)

Vm_area_struct

Linux內(nèi)核使用結(jié)構(gòu)vm_area_struct

()來(lái)描述虛擬內(nèi)存區(qū)域，其中幾個(gè)主要的成員如下：

*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)記。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(huì)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(gè)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(shí)，它實(shí)際上是在訪問(wèn)設(shè)備。

Mmap設(shè)備操作

Mmap設(shè)備方法需要完成什么功能？

Mmap方法是file_oprations結(jié)構(gòu)的成員，在mmap系統(tǒng)調(diào)用發(fā)出時(shí)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(yè)表。

內(nèi)核可以幫我找到一塊可以用的虛擬地址，怎么告訴我？

就是通過(guò)structvm_area_struct參數(shù)告訴我的。

Mmap如何完成頁(yè)表的建立？

方法有二：

1.使用remap_pfn_range一次建立所有頁(yè)表；

2.使用nopageVMA方法每次建立一個(gè)頁(yè)表。

我們使用的是第一種：remap_pfn_range一次建立所有頁(yè)表；

Vma :（內(nèi)核幫我們找到的虛擬內(nèi)核區(qū)間）

虛擬內(nèi)存區(qū)域指針

Virt_addr:（關(guān)聯(lián)的虛擬地址）

虛擬地址的起始值；

Pfn:（關(guān)聯(lián)的物理地址）

要映射的物理地址所在的物理頁(yè)幀號(hào)，可將物理地址>>PAGE_SHIRT得到。

>>PAGE_SHIRT（PAGE_SHIRT是12，即右移12位，相當(dāng)于除以4k）

Size:（關(guān)聯(lián)的長(zhǎng)度多大）

要映射的區(qū)域的大小

Prot:（關(guān)聯(lián)的屬性）

VMA的保護(hù)屬性

分析思路順序按照如下顏色；

思路一：在file_operations結(jié)構(gòu)體中添加mmap函數(shù)；

思路二：實(shí)現(xiàn)mmap函數(shù)、如上；

驅(qū)動(dòng)中的mmap函數(shù)：

1.設(shè)置屬性；

2.建立虛擬地址到物理地址的頁(yè)表；