內(nèi)核空間的各種地址.pptx

1、內(nèi)核空間中的各種地址,楊小帥 2012-5-24,提綱, 2010 WRI .,2,內(nèi)核空間中的地址,有哪些？,如何理解？,如何使用？,內(nèi)核空間地址種類, 2010 WRI .,3,物理地址； 線性地址； 虛擬地址； IO地址；,內(nèi)核地址空間布局, 2010 WRI .,4,Linux內(nèi)存線性地址空間大小為4GB，分為2個(gè)部分：用戶空間部分（通常是3G）和內(nèi)核空間部分（通常是1G）。我們主要關(guān)注內(nèi)核地址空間部分。 在我們P4080/P4040中，0 xC0000000 0 xC0000000+768M是內(nèi)核的線性地址空間（mem_map），768M以上的空間稱之為高端內(nèi)存（high memor

2、y）。 高端內(nèi)存分為三個(gè)區(qū)域： vmalloc region； 永久映射區(qū)（Permanet Kernel Mappings）； 固定映射區(qū)（Fix-mapped linear Address）；,如何理解？（1）, 2010 WRI .,5,硬件地址 硬件真正識(shí)別的地址；,線性地址 32位系統(tǒng)，能夠訪問(wèn)的地址空間為4G（地址線只有32bit），可以稱之為CPU的線性地址空間。內(nèi)核中的線性地址指的是PAGE_OFFSET PAGE_OFFSET+768M。這段地址與真實(shí)的物理地址就相差一個(gè)PAGE_OFFSET，它有兩個(gè)特點(diǎn)：物理地址連續(xù)，虛擬地址也連續(xù)；,如何理解？（2）, 2010 WRI

3、 .,6,虛擬地址 軟件真正使用的地址，在內(nèi)核空間中，除了物理地址和IO地址，其他常見(jiàn)的地址都可以理解為虛擬地址；,IO地址 CPU控制外設(shè)是通過(guò)讀寫外設(shè)上的寄存器來(lái)進(jìn)行的，外設(shè)寄存器也稱為“I/O端口”，而IO端口有兩種編址方式：獨(dú)立編址和統(tǒng)一編址。 統(tǒng)一編址：IO寄存器與主存單元一樣看待，將主存的一部分劃出來(lái)用作IO地址空間，也稱為“IO內(nèi)存”（ARM，POWERPC一般采用這種方式）； 獨(dú)立編址： IO地址與存儲(chǔ)地址分開(kāi)獨(dú)立編址，I/0端口地址不占用存儲(chǔ)空間的地址范圍。獨(dú)立編址也稱為“I/O端口”方式，外設(shè)寄存器位于“I/O（地址）空間”（x86一般是這種方式）；,如何使用？（1）, 2

4、010 WRI .,7,硬件地址 如何使用硬件地址，跟軟件沒(méi)有關(guān)系，是硬件電路關(guān)心的事情；,線性地址 一般使用kmalloc來(lái)分配。gfp_mask標(biāo)志常用場(chǎng)景如下：,如何使用？（2）, 2010 WRI .,8,線性地址（續(xù)） 線性地址和物理地址之間可以靈活轉(zhuǎn)換。 物理地址-線性地址 #define _va(x) (void *)(unsigned long)(x) + PAGE_OFFSET) 線性地址-物理地址 #define _pa(x) (unsigned long) (x) - PAGE_OFFSET),虛擬地址 用戶空間中的變量地址一般都是虛擬地址。在內(nèi)核中，虛擬地址是一個(gè)理解上

5、的概念，它包含的范圍比線性地址廣。 注意：vmalloc出來(lái)的mem雖然虛擬地址仍然是連續(xù)的，但是物理上不一定連續(xù)，因?yàn)関malloc不是工作在內(nèi)核的低端內(nèi)存空間。,如何理解？（3）, 2010 WRI .,9,IO地址 訪問(wèn)IO內(nèi)存的流程為： request_mem_region()-ioremap()-ioread8()/iowrite8()-iounmap()-release_mem_region() 其實(shí)，IO地址在ioremap之后，基本上可以把它當(dāng)作普通的虛擬地址一樣來(lái)操作。但是，需要注意的是，IO地址與RAM地址最大的區(qū)別在于IO操作具有邊際效應(yīng)。 由緩存引起的問(wèn)題很好解決：訪問(wèn)

6、IO區(qū)域時(shí)禁止硬件緩存； 由編譯器優(yōu)化引起的解決辦法是：在特定順序執(zhí)行的操作之間使用內(nèi)存屏障。,Summary （1）, 2010 WRI .,10,內(nèi)存分配： #include void *kmalloc(size_t size, int flags); Void kfree(void *obj); #include void *kmalloc(unsigned long size); Void kfree(void *addr); 頁(yè)分配函數(shù)： struct page *alloc_pages(unsigned int flags, unsigned int order); struct

7、page *alloc_page (unsigned int flags); void _free_pages(struct page * page, unsigned int order); void _free_page (struct page * page); int get_order(unsigned long size);,Summary （2）, 2010 WRI .,11,內(nèi)存區(qū)域的資源分配： #include #define request_mem_region(start,n,name) ; #define check_mem_region(start,n); #defi

8、ne release_mem_region(start,n); 映射IO地址空間到虛擬地址空間： #include void _iomem *ioremap(phys_addr_t address, unsigned long size); #define ioremap_nocache(addr, size)ioremap(addr), (size); void iounmap(volatile void _iomem *addr); 頁(yè)分配函數(shù)： #include unsigned int ioread8(void _iomem *); unsigned int ioread16(void _iomem *); unsigned int ioread32(void _iomem *);