为什么我不应该在ARMv6 +的系统内存上使用ioremap？

Question

我需要从内核中保留一个物理连续RAM的大缓冲区,并且能够保证缓冲区将始终使用特定的硬编码物理地址.此缓冲区应保留为内核的整个生命周期.我编写了一个chardev驱动程序作为用户空间中访问此缓冲区的接口.我的平台是一个嵌入式系统,ARMv7架构运行2.6 Linux内核.

Linux设备驱动程序,第三版的第15章对该主题(第443页)有以下说明:

保留RAM的顶部是通过mem=在引导时将参数传递给内核来完成的.例如,如果您有256 MB,则参数mem=255M使内核不使用最高兆字节.您的模块稍后可以使用以下代码来访问此类内存: dmabuf = ioremap (0xFF00000 /* 255M */, 0x100000 /* 1M */);

我已经完成了这个以及其他一些事情:

1. memmap除了那个之外我还在使用bootarg mem.该内核的启动参数文件建议总是使用memmap,只要你使用mem,以避免地址冲突.
2. 我request_mem_region在打电话之前使用过ioremap,当然,我在前进之前检查它是否成功.

这是我完成所有这些后系统的样子:

# cat /proc/cmdline 
root=/dev/mtdblock2 console=ttyS0,115200 init=/sbin/preinit earlyprintk debug mem=255M memmap=1M$255M
# cat /proc/iomem 
08000000-0fffffff : PCIe Outbound Window, Port 0
  08000000-082fffff : PCI Bus 0001:01
    08000000-081fffff : 0001:01:00.0
    08200000-08207fff : 0001:01:00.0
18000300-18000307 : serial
18000400-18000407 : serial
1800c000-1800cfff : dmu_regs
18012000-18012fff : pcie0
18013000-18013fff : pcie1
18014000-18014fff : pcie2
19000000-19000fff : cru_regs
1e000000-1fffffff : norflash
40000000-47ffffff : PCIe Outbound Window, Port 1
  40000000-403fffff : PCI Bus 0002:01
    40000000-403fffff : 0002:01:00.0
  40400000-409fffff : PCI Bus 0002:01
    40400000-407fffff : 0002:01:00.0
    40800000-40807fff : 0002:01:00.0
80000000-8fefffff : System RAM
  80052000-8045dfff : Kernel text
  80478000-80500143 : Kernel data
8ff00000-8fffffff : foo

到目前为止,一切看起来都很好,我的司机工作得很好.我能够直接读取和写入我选择的特定物理地址.

但是,在启动过程中,触发了一个很大的可怕警告⁽ ™ ⁾:

BUG: Your driver calls ioremap() on system memory.  This leads
to architecturally unpredictable behaviour on ARMv6+, and ioremap()
will fail in the next kernel release.  Please fix your driver.
------------[ cut here ]------------
WARNING: at arch/arm/mm/ioremap.c:211 __arm_ioremap_pfn_caller+0x8c/0x144()
Modules linked in:
[] (unwind_backtrace+0x0/0xf8) from [] (warn_slowpath_common+0x4c/0x64)
[] (warn_slowpath_common+0x4c/0x64) from [] (warn_slowpath_null+0x1c/0x24)
[] (warn_slowpath_null+0x1c/0x24) from [] (__arm_ioremap_pfn_caller+0x8c/0x144)
[] (__arm_ioremap_pfn_caller+0x8c/0x144) from [] (__arm_ioremap_caller+0x50/0x58)
[] (__arm_ioremap_caller+0x50/0x58) from [] (foo_init+0x204/0x2b0)
[] (foo_init+0x204/0x2b0) from [] (do_one_initcall+0x30/0x19c)
[] (do_one_initcall+0x30/0x19c) from [] (kernel_init+0x154/0x218)
[] (kernel_init+0x154/0x218) from [] (kernel_thread_exit+0x0/0x8)
---[ end trace 1a4cab5dbc05c3e7 ]---

触发自:arc/arm/mm/ioremap.c

/*
 * Don't allow RAM to be mapped - this causes problems with ARMv6+
 */
if (pfn_valid(pfn)) {
    printk(KERN_WARNING "BUG: Your driver calls ioremap() on system memory.  This leads\n"
           KERN_WARNING "to architecturally unpredictable behaviour on ARMv6+, and ioremap()\n"
           KERN_WARNING "will fail in the next kernel release.  Please fix your driver.\n");
    WARN_ON(1);
}

确切地说,这会导致什么问题？他们能减轻吗？我有什么选择？

Answer 1

所以我已经做到了,而且它正在发挥作用.

提供内核命令行(例如/ proc/cmdline)和生成的内存映射(即/ proc/iomem)来验证这一点.

确切地说,这会导致什么问题？

在系统内存上使用ioremap()的问题是,您最终会将冲突的属性分配给内存,从而导致"不可预测"的行为.
请参阅文章"ARM的多重映射内存混乱",它为您触发的警告提供了历史记录.

ARM内核将RAM映射为具有写回缓存的普通内存; 它也在单处理器系统上标记为非共享.用于映射I/O内存以供CPU使用的ioremap()系统调用是不同的:该内存被映射为设备内存,未缓存,以及可能共享.这些不同的映射为这两种类型的内存提供了预期的行为.事情变得棘手的是当有人调用ioremap()为系统RAM创建新映射时.

这些多重映射的问题在于它们具有不同的属性.从ARM体系结构的第6版开始,该情况下的指定行为是"不可预测的".

请注意,"系统内存"是由内核管理的RAM.
触发警告的事实表明您的代码正在为内存区域生成多个映射.

他们能减轻吗？

你必须确保你想要ioremap()的RAM 不是"系统内存",即由内核管理.
另见这个答案.

附录

关注您的此警告是pfn_valid(pfn)返回TRUE而不是FALSE的结果.
根据您为2.6.37版提供的Linux交叉引用链接, pfn_valid()只返回结果

memblock_is_memory(pfn << PAGE_SHIFT);  

这反过来只是返回结果

memblock_search(&memblock.memory, addr) != -1;  

我建议破解内核代码,以便揭示冲突.
在调用ioremap()之前,将TRUE赋值给全局变量memblock_debug.
以下补丁应显示有关内存冲突的重要信息.
(memblock列表按基址排序,因此memblock_search()在此列表上执行二进制搜索,因此使用mid索引作为索引.)

 static int __init_memblock memblock_search(struct memblock_type *type, phys_addr_t addr)
 {
         unsigned int left = 0, right = type->cnt;

         do {
                 unsigned int mid = (right + left) / 2;

                 if (addr < type->regions[mid].base)
                         right = mid;
                 else if (addr >= (type->regions[mid].base +
                                   type->regions[mid].size))
                         left = mid + 1;
-                else
+                else {
+                        if (memblock_debug)
+                                pr_info("MATCH for 0x%x: m=0x%x b=0x%x s=0x%x\n", 
+                                                addr, mid, 
+                                                type->regions[mid].base, 
+                                                type->regions[mid].size);
                         return mid;
+                }
         } while (left < right);
         return -1;
 }

如果要查看所有内存块,请使用变量TRUE 调用memblock_dump_all()memblock_debug.

[有趣的是,这实际上是一个编程问题,但我们还没有看到你的任何代码.]

附录2

由于您可能正在使用ATAG(而不是设备树),并且您想要专用内存区域,请修复ATAG_MEM以反映这种较小的物理内存大小.
假设您对引导代码进行了零更改,ATAG_MEM仍然指定了完整的RAM,因此这可能是导致警告的系统内存冲突的根源.
请参阅有关ATAG的答案和相关答案.