如何在32位Linux内核下映射1GB（或更多）的物理内存

Question

如何在32位Linux内核下映射1GB（或更多）的物理内存

clinuxlinux-kernelx86memory-mapping

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我有一个配备了2GB内存的设置，我想将1GB（或更多）物理内存映射到用户空间虚拟地址中。从理论上讲，在32位设置中，3GB的虚拟地址可供用户应用程序使用。

我使用以下参数更新了内核命令行：mem=1G memmap=1G$1G 以便强制内核看到1GB的RAM并保留最后1GB。

我的自定义驱动程序将处理用户空间的mmap()调用，并使用remap_pfn_range()函数将物理地址0x40000000（1G）映射到用户空间地址。

但是该函数会在remap_pte_range()中触发内核BUG()。与300MB重新映射相比，同样的调用曾经起作用。

我通常使用ioremap()在我的驱动程序中将物理地址映射到内核虚拟地址。在这种情况下，我不能这样做，因为1G / 3G虚拟地址被分割（1G用于内核，3G用于应用程序）。因此，我想知道是否可以将物理地址映射到用户空间虚拟地址，而不将这些物理地址映射到内核中？

这是一个32位的x86内核，即“i386”架构。

- user1259743

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Appleman1234 · Accepted Answer

为什么您的remap_pfn_range调用会触发内核BUG()

根据此处，在remap_pfn_range中调用BUG_ON宏。

remap_pfn_range调用remap_pud_range，后者调用remap_pmd_range，后者又调用remap_pte_range。

从remap_pmd_range此处和从remap_pte_range此处调用后续的BUG_ON或VM_BUG_ON。

2171 BUG_ON(!pte_none(*pte));

当目标用户地址从addr开始时大于或等于end，其中end = addr + PAGE_ALIGN(size);，BUG_ON返回1并调用BUG。BUG_ON宏在此处定义，如下所示：#define BUG_ON(condition) do { if (unlikely(condition)) BUG(); } while(0)，其中BUG宏在此处上方定义以打印消息并出现紧急情况。unlikely宏在此处定义，如下所示：# define unlikely(x) (__builtin_expect(!!(x), 0))。请注意，保留HTML标签。

或者当pmd_trans_huge如此定义这里

153 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
154 static inline int pmd_trans_splitting(pmd_t pmd)
155 {
156         return pmd_val(pmd) & _PAGE_SPLITTING;
157 }
158 
159 static inline int pmd_trans_huge(pmd_t pmd)
160 {
161         return pmd_val(pmd) & _PAGE_PSE;
162 }
163 
164 static inline int has_transparent_hugepage(void)
165 {
166         return cpu_has_pse;
167 }

当内核中未配置CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE或pmd（页面元数据）值或&_PAGE_PSE时，返回0。

如果相应的条目不存在，则pte_none返回1，如果存在则返回0。

因此，当相应的页表条目不存在时，!pte_none返回0；否则，返回1，作为传递给BUG_ON的条件。

如果页面表条目已经存在，则调用BUG宏。

如果指定的内存量低于1GB但大于300MB，例如500MB或800MB，会发生什么？

因此，要么您的起始地址大于结束地址，要么CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE未在内核中配置，要么您正在引用不存在的页面元数据或已经存在的页面表条目。

从评论中可以明确，你对remap_pfn_range的调用引用了页表项指针或*pte，这些指针已经指向一个页表项或pte。

这意味着set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));将会失败，因为pte指针已经指向了一个页表项，因此无法设置为pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot))。

绕过1G/3G虚拟地址分割

请参阅以下文章Linux内核中的高内存。

请参阅以下邮件列表post，其中讨论了关于具有最小1GB RAM的HIGHMEM的一些额外信息。

映射内核和非内核虚拟地址空间到用户空间的信息。

一种将内核虚拟地址和非内核（通过vmalloc()返回的）虚拟地址映射到用户空间的方法是使用remap_pfn_range。有关详细信息，请参见Linux Memory Mapping。

另一种替代旧内核上nopage处理程序的方式是使用vm_insert_page函数。

其他资源包括：