如何使用remap_pfn_range将内核内存重新映射到用户空间？（涉及IT技术）

Question

remap_pfn_range函数（在驱动程序中使用的mmap调用中）可用于将内核内存映射到用户空间。它是如何完成的？有人可以解释具体步骤吗？内核模式是特权模式（PM），而用户空间是非特权模式（NPM）。在 PM 中，CPU 可以访问所有内存，而在 NPM 中，一些内存受限制-不能被 CPU 访问。当调用 remap_pfn_range 时，之前仅限于 PM 的内存范围如何变得可访问用户空间呢？

从 remap_pfn_range 代码中可以看出，有一个pgprot_t结构。这是与保护映射相关的 struct。什么是保护映射？它是上述问题的答案吗？

- Kapil Gokhale

Answer 1

其实很简单，内核内存（通常）只有一个页面表项，其中包含体系结构特定的位，表示：“当CPU处于内核模式时，此页面表项才有效”。

remap_pfn_range 的作用是创建另一个页面表项，使用不同的虚拟地址映射到相同的物理内存页，但该页面表项没有设置那个位。

通常情况下，这是一个不好的想法 :-)

- gby

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内核在不再需要映射时是否会删除此PTE？这是如何清理的？ - sham1810

Answer 2

这个机制的核心是页面表内存管理单元：

相关图片1 http://windowsitpro.com/content/content/3686/figure_01.gif

或者这个：

上面的两张图片都是x86硬件内存MMU的特征，与Linux内核无关。

下面描述了VMAs如何与进程的task_struct相关联： 相关图片 http://image9.360doc.com/DownloadImg/2010/05/0320/3083800_2.gif _{(来源: slideplayer.com)} 在这里查看函数本身：

http://lxr.free-electrons.com/source/mm/memory.c#L1756

物理内存中的数据可以通过内核的PTE来访问，如下所示：

_{(来源: tldp.org)} 但是调用remap_pfn_range()后，将导出一个PTE（用于在用户空间中访问现有的内核内存），具有不同的页面保护标志。进程的VMA内存将被更新为使用此PTE来访问相同的内存-从而最小化通过复制浪费内存的需要。但是内核和用户空间PTE具有不同的属性-它用于控制对物理内存的访问，并且VMA还将在进程级别指定这些属性：
vma->vm_flags |= VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;

- Peter Teoh

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“部分与内核的页表重合，这些页表不会为每个进程复制。” 当您说这句话时，您是指内核映射只有一个页表副本，可供所有进程使用吗？您能否详细说明如何实现这一点？ - user31986

也许你可以阅读这个链接：http://turkeyland.net/projects/overflow/intro.php 从图片中可以看出，一个进程对应一个页表集合，其基地址将被加载到CR3寄存器中。对于所有那些要在不同进程之间共享的虚拟地址（特别是内核），它们都将具有相同的值，指向同一个物理页面。希望这能澄清问题。 - Peter Teoh

如何持有“mm信号量”？ - Adam Miller

这个全局变量是针对每个进程的，但是进程内的多个并发线程可能会获取它，因此需要通过up_read()或down_read()进行锁定。 - Peter Teoh