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學習筆記-Linux 內存映射應用

[復制鏈接]
ID:140343 發表于 2016-9-24 22:33 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
在實際應用過程中，為了更加高效率的讓用戶層與底層進行大量數據交換，可以采用內存映射的方式，將物理內存映射到進程空間內，應用程序可以直接對那塊內存進行操作從而提高效率。

貼出經過驗證的代碼，共后續分析原理使用。

驅動程序：
  1. /*
  2. *    Copyright (c) 2016, Lovemengx
  3. *    All rights reserved.
  4. *
  5. *    文件名稱: zhc_led.c
  6. *    摘    要: mmap 學習驅動
  7. *
  8. *    當前版本: 1.0
  9. *    作    者: Love 夢想
  10. *    完成日期:
  11. *
  12. *    取代版本:
  13. *    原作者  :
  14. *    完成日期:
  15. */
  16. #define __ISDEBUG__                // 開啟打印信息
  17. #include <mach/zhc_public.h>
  18. #include <linux/miscdevice.h>
  19. #include <linux/delay.h>
  20. #include <linux/kernel.h>
  21. #include <linux/module.h>
  22. #include <linux/init.h>
  23. #include <linux/mm.h>
  24. #include <linux/fs.h>
  25. #include <linux/types.h>
  26. #include <linux/delay.h>
  27. #include <linux/moduleparam.h>
  28. #include <linux/slab.h>
  29. #include <linux/errno.h>
  30. #include <linux/ioctl.h>
  31. #include <linux/cdev.h>
  32. #include <linux/string.h>
  33. #include <linux/list.h>
  34. #include <linux/pci.h>
  35. #include <linux/vmalloc.h>
  36. #define DEVICE_NAME "mymap"
  37. #define MALLOC_SIZE        (8192 * 100)
  38. #define USE_KMALLOC        1
  39. static unsigned char array[10]= {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
  40. unsigned char     *g_mmap_buff = NULL;
  41. int             g_mmap_buff_size = MALLOC_SIZE;

  43. // 分配內存
  44. int mmap_alloc(unsigned char **mmap_buff, int require_buf_size)
  45. {
  46.     struct page     *page;
  47.     unsigned char     *mmap_buf_t;
  48.     int             mmap_size;
  49.     int                i;

  51.     mmap_size = PAGE_ALIGN(require_buf_size);

  53. #if USE_KMALLOC //for kmalloc

  55.     mmap_buf_t = kzalloc(mmap_size, GFP_KERNEL);
  56.     if (!mmap_buf_t)
  57.     {
  58.         return -1;
  59.     }
  60.     for (page = virt_to_page(mmap_buf_t ); page < virt_to_page(mmap_buf_t + mmap_size); page++)
  61.     {
  62.         SetPageReserved(page);
  63.     }

  65. #else //for vmalloc

  67.     mmap_buf_t  = vmalloc(mmap_size);
  68.     if (!mmap_buf_t )
  69.     {
  70.         return -1;
  71.     }
  72.     for (i = 0; i < mmap_size; i += PAGE_SIZE)
  73.     {
  74.         SetPageReserved(vmalloc_to_page((void *)(((unsigned long)mmap_buf_t) + i)));
  75.     }

  77. #endif
  78.    
  79.     *mmap_buff = mmap_buf_t;
  80.     return mmap_size;
  81. }

  83. void mmap_free(unsigned char *mmap_buf, int mmap_size)
  84. {

  86. #if USE_KMALLOC

  88.     struct page *page;
  89.     for (page = virt_to_page(mmap_buf); page < virt_to_page(mmap_buf + mmap_size); page++)
  90.     {
  91.         ClearPageReserved(page);
  92.     }
  93.     kfree(mmap_buf);

  95. #else

  97.     int i;
  98.     for (i = 0; i < mmap_size; i += PAGE_SIZE)
  99.     {
  100.         ClearPageReserved(vmalloc_to_page((void *)(((unsigned long)mmap_buf) + i)));
  101.     }
  102.     vfree(mmap_buf);

  104. #endif

  106.     mmap_buf = NULL;
  107. }

  109. static int my_open(struct inode *inode, struct file *file)
  110. {
  111.     dprintk();
  112.     return 0;
  113. }

  115. static int my_map(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
  116. {
  117.     int             ret;
  118.     unsigned long     pfn;
  119.     unsigned long     start = vma->vm_start;
  120.     unsigned long     size = PAGE_ALIGN(vma->vm_end - vma->vm_start);
  121.     int                i;
  122.     unsigned char     *mmap_buff = g_mmap_buff;

  124.     if (size > g_mmap_buff_size || !g_mmap_buff)
  125.     {
  126.         return -EINVAL;
  127.     }
  128.    
  129.     dprintk("g_mmap_buff = 0x%x", g_mmap_buff);
  130.     //往該內存寫10字節數據
  131.     for(i=0; i<10; i++)
  132.     {
  133.         mmap_buff[i] = array[i];
  134.     }
  135.    
  136. #if USE_KMALLOC

  138.     return remap_pfn_range(vma, start, (virt_to_phys(g_mmap_buff) >> PAGE_SHIFT), size, PAGE_SHARED);

  140. #else
  141.     /* loop over all pages, map it page individually */
  142.     while (size > 0)
  143.     {
  144.         pfn = vmalloc_to_pfn(mmap_buff);
  145.         if ((ret = remap_pfn_range(vma, start, pfn, PAGE_SIZE, PAGE_SHARED)) < 0)
  146.         {
  147.             return ret;
  148.         }
  149.         start += PAGE_SIZE;
  150.         mmap_buff += PAGE_SIZE;
  151.         size -= PAGE_SIZE;
  152.     }
  153.    
  154. #endif
  155.     return 0;
  156. }

  158. static struct file_operations dev_fops =
  159. {
  160.     .owner    = THIS_MODULE,
  161.     .open    = my_open,
  162.     .mmap   = my_map,
  163. };

  165. static struct miscdevice misc =
  166. {
  167.     .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
  168.     .name = DEVICE_NAME,
  169.     .fops = &dev_fops,
  170. };

  172. static ssize_t hwrng_attr_current_show(struct device *dev,
  173.                           struct device_attribute *attr,
  174.                            char *buf)
  175. {
  176.     int i;
  177.     for(i = 0; i < 10 ; i++)
  178.     {
  179.         printk("%d\n",g_mmap_buff[i]);
  180.     }
  181.     return 0;
  182. }

  184. static DEVICE_ATTR(rng_current, S_IRUGO | S_IWUSR,
  185.                    hwrng_attr_current_show,
  186.                    NULL);
  187.                   
  188. static int __init dev_init(void)
  189. {
  190.     int ret;

  192.     dprintk();
  193.     //注冊混雜設備
  194.     ret = misc_register(&misc);
  195.    
  196.     //內存分配
  197.     ret = mmap_alloc(&g_mmap_buff, g_mmap_buff_size);
  198.     dprintk("ret = %d\n", ret);
  199.    
  200.     if(NULL == g_mmap_buff)
  201.     {
  202.         eprintk("g_mmap_buff => NULL");
  203.         return 0;
  204.     }
  205.     ret = device_create_file(misc.this_device,&dev_attr_rng_current);
  206.     return ret;
  207. }

  209. static void __exit dev_exit(void)
  210. {
  211.     dprintk();
  212.     //注銷設備
  213.     misc_deregister(&misc);
  214.    
  215.     mmap_free(g_mmap_buff, g_mmap_buff_size);
  216. }

  218. module_init(dev_init);
  219. module_exit(dev_exit);
  220. MODULE_LICENSE("GPL");

  222. 應用：
  223. #include <unistd.h>
  224. #include <stdio.h>
  225. #include <stdlib.h>
  226. #include <string.h>
  227. #include <fcntl.h>
  228. #include <linux/fb.h>
  229. #include <sys/mman.h>
  230. #include <sys/ioctl.h>
  231. #define PAGE_SIZE 4096 * 2

  233. int main(int argc , char *argv[])
  234. {
  235.     int fd;
  236.     int i;
  237.     unsigned char *p_map;
  238.     //打開設備
  239.     fd = open("/dev/mymap",O_RDWR);
  240.     if(fd < 0)
  241.     {
  242.         printf("open fail\n");
  243.         exit(1);
  244.     }
  245.     //內存映射
  246.     p_map = (unsigned char *)mmap(0, PAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd, 0);
  247.     if(p_map == MAP_FAILED)
  248.     {
  249.         printf("mmap fail\n");
  250.         goto here;
  251.     }
  252.      
  253.     //打印映射后的內存中的前10個字節內容
  254.     for(i=0; i<10; i++)
  255.     {
  256.         printf("%d\n",p_map[i]);
  257.         p_map[i] = i + 1;
  258.     }
  259.    
  260.     strcpy(p_map, "adcdefghij");

  262. here:
  263.     munmap(p_map, PAGE_SIZE);

  265.     return 0;
  266. }  
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