映射内存高端内存永久映射分析
每日一贴,今天的内容关键字为映射内存
chipset: MSM8X25Q
Codebase: Android4.1
Kernel: 3.4.0
基本概念：
当你需要将高端页面期长映射到内核间空的时候，就要应用Kmap数函来现实，即高端内存永久映射。这样免避页表和TLB的更新而致导资源的占用。
应用的时候一般先通过alloc_page(__GFP_HIGHMEM)请申一个page，然后将这个page传给kmap，kmap会建立这个page的页表项，并回返一个虚拟地址供操纵。
Pkmap_count是一个长度为LAST_PKMAP的数组，长度为512，，每一个元素对应一个永久映射的页，所以可以映射512*4k = 2M页巨细。
static int pkmap_count[LAST_PKMAP]; #define LAST_PKMAP PTRS_PER_PTE #define PTRS_PER_PTE 512
Pkmap_count元素的值不同时的义意对应如下：
0：相干也还没应用
1：示表页已被映射，但是由于TLB没被更新而法无应用。
>=2：为2时，示表内核有一处应用该映射页。为n时，示表有n-1处应用该页。
另外，内核应用struct page_address_map来存保页和虚拟地址之前的系关。
struct page_address_map {
struct page *page;
void *virtual;
struct list_head list;
};
另外，高端内存永久映射是通过page_address_htable这个变量来管理的，结构为：
static struct page_address_slot {
struct list_head lh; /* List of page_address_maps */
spinlock_t lock; /* Protect this bucket's list */
}
它的管理机制应用了哈希表，对应的数函是page_slot(),对于哈希道理，可自行查资料学习。
static struct page_address_slot *page_slot(const struct page *page)
{
return &page_address_htable[hash_ptr(page, PA_HASH_ORDER)];
}
初始化：
统系机开启动的时候有如下用调：
Start_kernel() –> setup_arch() -> paging_init() -> kmap_init()
static void __init kmap_init(void)
{
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
/*该变量存保了PKMAP_BASE对应的页表项地址，PKMAP_BASE为永久映射的肇端地址。*/
pkmap_page_table = early_pte_alloc_and_install(pmd_off_k(PKMAP_BASE),
PKMAP_BASE, _PAGE_KERNEL_TABLE);
#endif
}
建创映射：
用调是kmap().
void *kmap(struct page *page)
{
/*会sleep，所以不能于用中断上下文*/
might_sleep();
/*如果是低端内存，那么回返page对应虚拟地址*/
if (!PageHighMem(page))
return page_address(page);
/*否则执行高端内存映射*/
return kmap_high(page);
}
EXPORT_SYMBOL(kmap);
page_address():
void *page_address(const struct page *page)
{
unsigned long flags;
void *ret;
struct page_address_slot *pas;
/*又一次判断是低端还是高端内存，因为此数函开放给用调者用调。*/
if (!PageHighMem(page))
/*低端内存就按牢固偏移回返虚拟地址*/
return lowmem_page_address(page);
/*高端内存就从哈希表中查找回返。*/
pas = page_slot(page);
ret = NULL;
spin_lock_irqsave(&pas->lock, flags);
if (!list_empty(&pas->lh)) {
struct page_address_map *pam;
/*页应用lh链表来管理。*/
list_for_each_entry(pam, &pas->lh, list) {
if (pam->page == page) {
ret = pam->virtual;
goto done;
}
}
}
done:
spin_unlock_irqrestore(&pas->lock, flags);
return ret;
}
kmap_high()：
void *kmap_high(struct page *page)
{
unsigned long vaddr;
/*
* For highmem pages, we can't trust "virtual" until
* after we have the lock.
*/
lock_kmap();
/*先判断否是已被映射过了*/
vaddr = (unsigned long)page_address(page);
/*没有就新建创页表项*/
if (!vaddr)
vaddr = map_new_virtual(page);
/*前当页对应的元素值加1. PKMAP_NR示表相对PKMAP_BASE的偏移。
#define PKMAP_NR(virt) (((virt) - PKMAP_BASE) >> PAGE_SHIFT) */
pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)]++;
/*<2确定不正常了，因为1示表建创成完，如果跑到这里，2就示表有块模应用此映射了。*/
BUG_ON(pkmap_count[PKMAP_NR(vaddr)] < 2);
unlock_kmap();
/*回返映射以后的虚拟地址*/
return (void*) vaddr;
}
map_new_virtual():
static inline unsigned long map_new_virtual(struct page *page)
{
unsigned long vaddr;
int count;
start:
count = LAST_PKMAP;
/* Find an empty entry */
for (;;) {
/* last_pkmap_nr 录记前当映射的页数，也可以认为是最后应用的位置。*/
last_pkmap_nr = (last_pkmap_nr + 1) & LAST_PKMAP_MASK;
/*为0示表查找完一轮了，这时它会去刷新pkmap_count的值为1的TLB。*/
if (!last_pkmap_nr) {
flush_all_zero_pkmaps();
count = LAST_PKMAP;
}
/*找到闲空区了*/
if (!pkmap_count[last_pkmap_nr])
break; /* Found a usable entry */
/*未找到，继承找下一个*/
if (--count)
continue;
/*找了LAST_PKMAP 个以后就就寝，待等其他块模unmap*/
{
DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
__set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
add_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);
unlock_kmap();
schedule();
remove_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);
lock_kmap();
/*醒来以后看看是不是有其他进程已做了映射了，如果是，
就直接回返。*/
/* Somebody else might have mapped it while we slept */
if (page_address(page))
return (unsigned long)page_address(page);
/*没有就再去重新新一轮查找*/
/* Re-start */
goto start;
}
}
/*从这里看到，永久映射的虚拟地址是继承PKMAP_BASE加上一个offset现实的。*/
vaddr = PKMAP_ADDR(last_pkmap_nr);
/*修改内核页表，将该页与页表行进联关，但还未更新TLB。*/
set_pte_at(&init_mm, vaddr,
&(pkmap_page_table[last_pkmap_nr]), mk_pte(page, kmap_prot));
/*示表建创映射页表成完*/
pkmap_count[last_pkmap_nr] = 1;
/*将vaddr加入到pkmap_page_table 哈希表和struct page_address_map中管理以供面后用调page_address.*/
set_page_address(page, (void *)vaddr);
return vaddr;
}
flush_all_zero_pkmaps():
static void flush_all_zero_pkmaps(void)
{
int i;
int need_flush = 0;
flush_cache_kmaps();
for (i = 0; i < LAST_PKMAP; i++) {
struct page *page;
/*0的时候还没建创映射，用不管。
>=2的时候示表还有块模在应用，也不处置。
1示表已没有块模应用了，即示表已unmap了，但是页表还没放释，
这里就是针对页行进放释。*/
if (pkmap_count[i] != 1)
continue;
pkmap_count[i] = 0;
page = pte_page(pkmap_page_table[i]);
pte_clear(&init_mm, (unsigned long)page_address(page),
&pkmap_page_table[i]);
set_page_address(page, NULL);
need_flush = 1;
}
/*有转变，刷新永久映射区全体TLB。*/
if (need_flush)
flush_tlb_kernel_range(PKMAP_ADDR(0), PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP));
}
20130422
文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录： 雅虎最擅长的不是开通新业务，是关闭旧业务。