像往常一樣將物理內存映射到用戶空間，結構頁支持映射

Question

我有一個自定義設備驅動程序，它實現了一個mmap操作，將共享RAM緩沖區（在操作系統之外）映射到用戶空間。 通過傳遞mem=32M作為OS的引導參數來保留緩沖區，剩下的512MB可用作緩沖區。 我想從映射內存執行零復制操作，如果vm_flags包含VM_PFNMAP和VM_IO ，則無法執行此操作。

我的驅動程序當前通過調用vm_iomap_memory(vma, start, size)執行映射， vm_iomap_memory(vma, start, size)又調用io_remap_pfn_range和remap_pfn_range ，后者使用VM_PFNMAP和VM_IO設置來設置VM_IO 。 這適用於將內存映射到用戶空間，但由於設置了VM_PFNMAP標記或缺少結構頁，因此零拷貝套接字操作在get_user_pages失敗。 remap_pfn_range的注釋顯示這是預期的行為，因為remap_pfn_range映射的內存不應被視為“正常”。 但是，對於我的情況，它只是一塊保留的RAM，所以我不明白為什么它不應該被視為正常。 我已設置緩存失效/刷新以手動管理內存。

我已嘗試在映射期間和之后VM_IO設置vm_area_struct上的VM_PFNMAP和VM_IO標志，但get_user_pages仍然失敗。 我也查看了dma庫，但看起來它們依賴於在幕后調用remap_pfn_range 。

我的問題是如何將物理內存映射為普通的非pfn結構頁面支持的用戶空間地址？ 還是有其他方式我應該看看它？ 謝謝！

Answer 1

我已經找到了將內存緩沖區映射到內核之外的解決方案，這需要對上面提到的幾個錯誤的起點進行修正。 這里不可能發布完整的源代碼，但是讓它運行的步驟是：

1. 設備樹：為沒有關聯驅動程序的緩沖區定義保留的內存區域。 不要使用mem或memmap bootargs。 內核將僅限於在自己的保留空間之外使用內存，但現在可以為保留內存創建結構頁面。
2. 在設備驅動程序（在我的情況下是LKM）中，將物理地址映射到內核虛擬地址需要使用memremap而不是ioremap ，因為它是我們正在映射的實際內存。
3. 在設備驅動程序mmap例程中，不要使用remap_pfn_range任何變體來設置用戶空間的vma，而是將自定義fault nopage例程分配給vma->vm_ops.fault以便在使用用戶空間虛擬地址時查找頁面。 這種方法在lddv3 ch15中描述。
4. 驅動程序中的nopage函數應使用傳遞給它的vm_fault結構參數來計算需要頁面的地址的vma偏移量。 然后使用該偏移量計算內核虛擬地址（針對memremap的地址），並通過調用page = virt_to_page(pageptr);獲取頁面page = virt_to_page(pageptr); ，然后調用get_page(page); ，並使用vmf->page = page;將其分配給vm_fault結構vmf->page = page; 后一部分也在lddv3第15章中說明。

就我所知，使用mmap針對自定義設備驅動程序以這種方式映射的內存可以像普通的malloc內存一樣使用。 有可能用DMA庫實現類似的結果，但是我有限制阻止該路由，或者將設備樹節點與驅動程序相關聯。