linux drivers中的mmap实现

drivers中file_operations的mmap操作的作用是：

将设备驱动内核空间的内存映射到用户空间里，可以通过用户空间中的mmap系统调用代替系统调用write和read。目的是提高读写效率。

系统调用mmap:

void* mmap (caddr_t addr, size_t len, int prot, int flags, off_t offset)

其中addr一般为NULL,目的是使内核自动分配可用的虚拟空间地址，并通过返回值返回,并与MAP_FAILED比较;

prot一般为PROT_WRITE | PROT_READ; flags为MAP_SHARED或MAP_PRIVATE之一;offset表示从设备文件都开始多大偏移处映射，一般为0。

文件操作mmap :

int (*mmap) (struct file* filp, struct vm_area_struct* vma)

定义struct vm_operations_struct xxx_vm_ops = {

.open = xxx_vm_open,

.close = xxx_vm_close,

.nopage = xxx_vm_nopage,

};

编写mmap文件操作函数的方式有两种：

一.使用remap_pfn_range一次性申请，不需要定义nopage函数

1.在mmap中调用remap_pfn_range;

2.在mmap中对vma->vm_ops进行附值;

3.在mmap结尾处主动调用vm_ops中的open;

二.定义nopage函数，在发生缺页时由内核申请内存中的物理页，由driver在nopage中将page与vma挂钩

1.mmap中除了对vma->vm_ops进行附值和主动调用vm_ops中的open外;

2.将设备内存首先按PAGE_SIZE对齐，最终只将页对齐的设备内存映射到用户空间中。然后将对齐操作处理后的虚拟地址逐页进行SetPageReserved(virt_to_page(virt_addr))保留(可选)

3.在nopage函数中，首先计算缺页的虚拟内存地址实际的内存页物理地址与设备文件开始处的偏移量offset;然后比较该偏移量是否超过映射的设备文件大小;最后将该缺页地址的虚拟地址变换成页帧号并申请该页。