前言
平時我們寫linux驅(qū)動和用戶空間交互時，都是通過copy_from_user把用戶空間傳過來的數(shù)據(jù)進行拷貝，為什么要這么做呢？
因為用戶空間是不能直接內(nèi)核空間數(shù)據(jù)的，他們映射的是不同的地址空間，只能先將數(shù)據(jù)拷貝過來，然后再操作。
如果用戶空間需要傳幾MB的數(shù)據(jù)給內(nèi)核，那么原來的拷貝方式顯然效率特別低，也不太現(xiàn)實，那怎么辦呢？
想想，之所以要拷貝是因為用戶空間不能直接訪問內(nèi)核空間，那如果可以直接訪問內(nèi)核空間的buffer，是不是就解決了。
簡單來說，就是讓一塊物理內(nèi)存擁有兩份映射，即擁有兩個虛擬地址，一個在內(nèi)核空間，一個在用戶空間。關(guān)系如下：
通過mmap映射就可以實現(xiàn)。
應(yīng)用層
應(yīng)用層代碼很簡單，主要就是通過mmap系統(tǒng)調(diào)用進行映射，然后就可以對返回的地址進行操作。
char?*?buf; /*?1.?打開文件?*/ ?fd?=?open("/dev/hello",?O_RDWR); ?if?(fd?==?-1) ?{ ??????printf("can?not?open?file?/dev/hellon"); ??????return?-1; ?} /*?2.?mmap ???????*?MAP_SHARED??:?多個APP都調(diào)用mmap映射同一塊內(nèi)存時,?對內(nèi)存的修改大家都可以看到。 ???????*???????????????就是說多個APP、驅(qū)動程序?qū)嶋H上訪問的都是同一塊內(nèi)存 ???????*?MAP_PRIVATE?:?創(chuàng)建一個copy?on?write的私有映射。 ???????*???????????????當APP對該內(nèi)存進行修改時，其他程序是看不到這些修改的。 ???????*???????????????就是當APP寫內(nèi)存時,?內(nèi)核會先創(chuàng)建一個拷貝給這個APP, ???????*???????????????這個拷貝是這個APP私有的,?其他APP、驅(qū)動無法訪問。 ???????*/ buf?=??mmap(NULL,?1024*8,?PROT_READ?|?PROT_WRITE,?MAP_SHARED,?fd,?0);
mmap的第一個參數(shù)是想要映射的起始地址，通常設(shè)置為NULL，表示由內(nèi)核來決定該起始地址。
第二參數(shù)是要映射的內(nèi)存空間的大小。
第三個參數(shù)PROT_READ | PROT_WRITE表示映射后的空間是可讀可寫的。
第四個參數(shù)可填MAP_SHARED或MAP_PRIVATE：
-
MAP_SHARED：多個APP都調(diào)用mmap映射同一塊內(nèi)存時, 對內(nèi)存的修改大家都可以看到。就是說多個APP、驅(qū)動程序?qū)嶋H上訪問的都是同一塊內(nèi)存。 -
MAP_PRIVATE：創(chuàng)建一個copy on write的私有映射。當APP對該內(nèi)存進行修改時，其他程序是看不到這些修改的。就是當APP寫內(nèi)存時, 內(nèi)核會先創(chuàng)建一個拷貝給這個APP，這個拷貝是這個APP私有的, 其他APP、驅(qū)動無法訪問。
驅(qū)動層
驅(qū)動層主要是實現(xiàn)mmap接口，而mmap接口的實現(xiàn)，主要是調(diào)用了remap_pfn_range函數(shù)，函數(shù)原型如下：
int?remap_pfn_range( ??struct?vm_area_struct?*vma,? ??unsigned?long?addr,? ??unsigned?long?pfn,? ??unsigned?long?size,? ??pgprot_t?prot);
vma：描述一片映射區(qū)域的結(jié)構(gòu)體指針
addr：要映射的虛擬地址起始地址
pfn：物理內(nèi)存所對應(yīng)的頁框號，就是將物理地址除以頁大小得到的值
size：映射的大小
prot：該內(nèi)存區(qū)域的訪問權(quán)限
驅(qū)動主要步驟：
1、使用kmalloc或者kzalloc函數(shù)分配一塊內(nèi)存kernel_buf，因為這樣分配的內(nèi)存物理地址是連續(xù)的，mmap后應(yīng)用層會對這一個基地址去訪問這塊內(nèi)存。
2、實現(xiàn)mmap函數(shù)
static?int?hello_drv_mmap(struct?file?*file,?struct?vm_area_struct?*vma) { ?/*?獲得物理地址?*/ ?unsigned?long?phy?=?virt_to_phys(kernel_buf);//kernel_buf是內(nèi)核空間分配的一塊虛擬地址空間 ???? ????/*?設(shè)置屬性：cache,?buffer*/ ?vma->vm_page_prot?=?pgprot_writecombine(vma->vm_page_prot); ???? ????/*?map?*/ ????if(remap_pfn_range(vma,?vma->vm_start,?phy>>PAGE_SHFIT, ??????????????????????vma->vm_end?-?vma->start,?vma->vm_page_prot)){ ?printk("mmap?remap_pfn_range?failedn"); ????return?-ENOBUFS; ?} ?return?0; } static?struct?file_operations?my_fops?=?{ ?.mmap?=?hello_drv_mmap, };
1、通過virt_to_phys將虛擬地址轉(zhuǎn)為物理地址，這里的kernel_buf是內(nèi)核空間的一塊虛擬地址空間
2、設(shè)置屬性：不使用cache，使用buffer
3、映射：通過remap_pfn_range函數(shù)映射，phy>>PAGE_SHIFT其實就是按page映射，除了這個參數(shù)，其他的起始地址、大小和權(quán)限都可以由用戶在系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)中指定。
當應(yīng)用層調(diào)用mmap后，就會調(diào)用到驅(qū)動層的mmap函數(shù)，最終應(yīng)用層的虛擬地址和驅(qū)動中的物理地址就建立了映射關(guān)系，應(yīng)用層也就可以直接訪問驅(qū)動的buffer了。
