vm_insert_page()和remap_pfn_range()有何不同？

Question

我想通过使用ioremap_wc() 将设备内存（NIC）映射到内核空间内存区域。然后，我想将内存区域从内核空间重新映射到用户空间，并且我可以使用以下两个函数： vm_insert_page() 和 remap_pfn_range() 通常情况下，POSIX的mmap(3) 使用第二个函数：remap_pfn_range() 那么，vm_insert_page() 和 remap_pfn_range() 有什么区别？在什么情况下需要使用vm_insert_page() 而不是 remap_pfn_range()？

- Alex

Answer 1

正如它们的名称所示，vm_insert_page() 映射一个单页，而 remap_pfn_range() 则映射一块连续的内核内存。请查看原型和注释：vm_insert_page，remap_pfn_range。

例如，您可以使用 vm_insert_page 来映射 vmalloc 区域。

do {
    page = vmalloc_to_page(vaddr);
    vm_insert_page(vma, uaddr, page);
    vaddr += PAGE_SIZE;
} while(/* there is something to map */);

使用remap_pfn_range是不可能的，因为它只映射一连续块的内核内存。

另一个区别是，使用remap_pfn_range不仅可以映射RAM缓冲区，还可以映射其他范围。而使用vm_inser_page只能映射RAM缓冲区。

来自Linus的解释

- Federico

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谢谢！这是否意味着我不能使用vm_inser_page将设备内存（NIC）区域从内核空间重新映射到用户空间，因为“使用vm_inser_page只能映射RAM缓冲区”？ - Alex

确切地说，您只能使用“vm_insert_page”将“page”映射到虚拟内存。 - Federico

我正在尝试在驱动程序的mmap()函数中使用remap_pfn_range()重新映射使用kzalloc_node()分配的内存，并在close函数中使用kfree()释放内存。然而，我的系统在一段时间后崩溃，崩溃跟踪指向kmem_cache_alloc。我想知道可能出了什么问题，以及如何进一步调试。请帮忙。 - sham1810

Answer 2

vm_insert_page()函数允许驱动程序将其分配的单个页面插入到用户vma中。页面必须在内核中进行独立分配。它要求页面是为此目的获取的零级分配 order-zero allocation。它不会发出警告，并且不需要设置PG_reserved。

传统上，这是通过 remap_pfn_range() 来完成的，它接受任意页面保护参数。 vm_insert_page() 不允许使用该方法。您的 vma 保护必须正确设置，这意味着如果您想要一个共享可写映射，则最好请求一个共享可写映射！

remap_pfn_range()用于将一组页面映射或重新映射到内存中。

参考链接

- askb

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谢谢！这句话的意思是，如果你想要一个共享的可写映射，最好请求一个共享的可写映射！那么这是否意味着在我的情况下我必须使用remap_pfn_range()函数，将设备内存（NIC）区域从内核空间重新映射到用户空间？ - Alex

Answer 3

总结：

当您不需要使用 struct page 时，可以使用 remap_pfn_range 来操作物理页框。如果给定的内存是保留内存，它还将构建页表。 对于需要使用struct page 的内存的物理页帧，请使用 vm_insert_page。 （请注意，还有一个名为vm_insert_pages的函数，它可以将多个页面插入到 VMA 中。）

对于该区域的直接 I/O，请使用 vm_insert_page/vm_insert_pages，因为它们支持 get_user_page 来获取 struct page，这对于后续的 ext4/scatterlist 代码是必要的。

- Chen Li