remap_pfn_range如何将内核内存重新映射到用户空间？

Question

remap_pfn_rangefunction(用于mmap调用驱动程序)可用于将内核内存映射到用户空间.怎么做？谁能解释一下精确的步骤？内核模式是特权模式(PM),而用户空间是非特权(NPM).在PM中,CPU可以访问所有内存,而在NPM中,某些内存受到限制 - CPU无法访问.当remap_pfn_range被调用时,用户空间现在可以访问仅限于PM的内存范围？

看remap_pfn_range代码有pgprot_t struct.这是与保护映射相关的结构.什么是保护映射？这是上述问题的答案吗？

Answer 1

这很简单,内核内存(通常)只有一个页表条目,其架构特定位表示:"此页表条目仅在CPU处于内核模式时有效".

remap_pfn_range的作用是创建另一个页表条目,其中不同的虚拟地址指向没有该位集的同一物理内存页.

通常,这是一个坏主意btw :-)

Answer 2

该机制的核心是页表MMU:

相关图片1 http://windowsitpro.com/content/content/3686/figure_01.gif

或这个:

以上两张图都是x86硬件内存MMU的特性,与Linux内核无关.

下面描述了VMA如何链接到进程的task_struct:

相关图片http://image9.360doc.com/DownloadImg/2010/05/0320/3083800_2.gif

相关图片http://images.slideplayer.com/16/5079265/slides/slide_24.jpg

在这里查看函数本身:

http://lxr.free-electrons.com/source/mm/memory.c#L1756

内核可以通过内核的PTE访问物理内存中的数据,如下所示:

页面保护标志linux内核的图像结果http://www.tldp.org/LDP/tlk/mm/page-tables.gif

但是在调用remap_pfn_range()之后,派生出PTE(用于现有内核内存但在用户空间中用于访问它)(具有不同的页面保护标志).进程的VMA内存将更新为使用此PTE访问相同的内存 - 从而最大限度地减少了通过复制浪费内存的需要.但是内核和用户空间PTE具有不同的属性 - 用于控制对物理内存的访问,VMA还将在进程级别指定属性:

vma-> vm_flags | = VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;