Linux 设备驱动--- mmap设备操作

mmap 系统调用-映射：

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

内存映射函数 mmap ，负责把 文件内容映射到进程的虚拟内存空间，通过对这段空间内存的读取和修改，

来实现对文件的读取和修改，而不再调用 read ， write 等操作.

参数：

addr ：指定映射的起始地址，通常设为 NULL ，由系统指定.

length ：映射到内存的文件长度.

prot ： 映射区的保护模式，可以是：

PROT_EXEC ：映射区可被执行.

PROT_READ ：映射区可被读取.

PROT_WRITE ：映射区可被写入.

flags ： 映射区的特性，可以是：

MAP_SHARED ： 写入映射区的数据会复制回文件，且允许其他映射该文件的进程共享.

MAP_PRIVATE ：对映射区的写入操作会产生一个映射区的复制，( cope-on-write ) ，对

此区域所做的修改不会写回原文件.

fd ：由 open 返回的文件描述符.代表要映射的文件.

offset ：以文件开始处的偏移量，必须是分页大小的整数倍，通常为0，表示从文件头开始映射.

示意图：

解除映射- munmap：

函数： munmap ( void * start , size_t length )

功能：取消参数 start 所指向的映射内存，参数 length 表示欲取消的内存大小.

返回值：解除成功返回 0 ，否则返回 -1 ，错误原因存于 errno 中.

eg：



需要说明的是 读写不能改变原来文件的大小 ，即原来有多少字符 ，修改以后 ，不管怎样，字符的数目不会改变.

虚拟内存区域：

虚拟内存区域是 进程 的虚拟地址空间中的一个同质区间，具有同样的特性的连续地址范围.

一个进程的内存映像由下面几部分组成：程序代码，数据，BSS 和 栈区域，以及内存映射的区域.



上图每一行的 域 为：

其描述结构-vm_area_struct ：

Linux 内核使用结构 vm_area_strcut (< linux/mm_types.h > ) 来描述虚拟内存区域，

其中几个主要成员如下：

unsigned long vm_start ：虚拟内存区域起始地址.

unsigned long vm_end ：虚拟内存区域结束地址.

unsigned long vm_flags ：该区域的标记. 如： VM_IO 和 VM_RESERVED .

VM_IO 将该VMA 标记为 内存映射的 IO 区域，VM_IO 会组织系统将该区域包含

在进程的存放转存 ( core dump ) 中， VM_RESERVED 标志内存区域不能被换出.

什么是映射一个设备：

映射一个设备是指把用户空间的一段地址关联到设备内存上.当程序读写这段用户空间时，它实际是在访问设备.

mmap 设备方法完成的功能：

mmap 方法是 file_oprations 结构的成员，在 mmap 系统调用发出时被调用，在此之前，内核已经完成了很多工作，

mmap 设备方法所需要做的就是
建立虚拟地址到物理地址的页表.

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

mmap 建立页表：

方法有二：

1，使用 remap_pfn_range 一次建立所有页表；

2，使用 nopage VMA 方法每次建立一个页表.

构建页表函数 ：

参数：

vma：虚拟内存区域指针.

irt_addr ：虚拟地址的起始地址.

pfn ：要映射的物理地址所在的物理页帧号，可将物理地址 >>PAGE_SHIFT 得到.

size ：要映射的区域的大小.

prot ：VMA 的保护属性.

eg：