Структура vm_area_struct

Когда процесс пользовательского пространства вызывает mmap, чтобы отобразить память устройства в его адресное пространство, система реагирует, создавая новую VMA для предоставления этого отображения. Драйвер, который поддерживает mmap (и, таким образом, который реализует метод mmap), должен помочь такому процессу завершая инициализацию этой VMA. Автор драйвера должен, следовательно, иметь по крайней мере минимальное понимание VMA для поддержки mmap.

Давайте посмотрим на наиболее важные поля в struct vm_area_struct (определённой в <linux/mm.h>). Эти поля могут быть использованы драйверами устройств в их реализации mmap. Заметим, что ядро поддерживает списки и деревья VMA для оптимизации области поиска и некоторые поля vm_area_struct используются для поддержки такой организации. Поэтому VMA не могут быть созданы по желанию драйвера, или эти структуры нарушатся. Основными полями VMA являются следующие (обратите внимание на сходство между этими полями и выводом /proc, который мы только что видели):

unsigned long vm_start;

unsigned long vm_end;

Диапазон виртуальных адресов, охватываемый этой VMA. Эти поля являются первыми двумя полями, показываемыми в /proc/*/maps.

struct file *vm_file;

Указатель на структуру struct file, связанную с этой областью (если таковая имеется).

unsigned long vm_pgoff;

Смещение области в файле, в страницах. Когда отображается файл или устройство, это позиция в файле первой страницы, отображённой в эту область.

unsigned long vm_flags;

Набор флагов, описывающих эту область. Флагами, представляющими наибольший интерес для автора драйвера устройства, являются VM_IO и VM_RESERVED. VM_IO отмечает VMA как являющийся отображённым на память регион ввода/вывода. Среди прочего, флаг VM_IO мешает региону быть включенным в дампы процессов ядра. VM_RESERVED сообщает системе управления памятью не пытаться выгрузить эту VMA; он должен быть установлен в большинстве отображений устройства.

struct vm_operations_struct *vm_ops;

Набор функций, которые ядро может вызывать для работы в этой области памяти. Его присутствие свидетельствует о том, что область памяти является "объектом" ядра, как и struct file, которую мы используем везде в этой книге.

void *vm_private_data;

Области, которые могут быть использованы драйвером для сохранения своей собственной информации.

Как и struct vm_area_struct, vm_operations_struct определена в <linux/mm.h>; она включает операции, перечисленные ниже. Эти операции являются единственными необходимыми для обработки потребностей процесса в памяти и они перечислены в том порядке, как они объявлены. Далее в этой главе реализованы некоторые из этих функций.

void (*open)(struct vm_area_struct *vma);

Метод open вызывается ядром, чтобы разрешить подсистеме реализации VMA проинициализировать эту область. Этот метод вызывается в любое время, когда создаётся новая ссылка на эту VMA (например, когда процесс разветвляется). Единственное исключение происходит, когда VMA создана впервые через mmap; в этом случае вместо этого вызывается метод драйвера mmap.

void (*close)(struct vm_area_struct *vma);

При удалении области ядро вызывает эту операцию close. Обратите внимание, что нет счётчика использований, связанного с VMA; область открывается и закрывается ровно один раз каждым процессом, который её использует.

struct page *(*nopage)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int *type);

Когда процесс пытается получить доступ к странице, которая относится к действительной VMA, но которая в настоящее время не в памяти, для соответствующей области вызывается метод nopage (если он определён). Метод возвращает указатель struct page для физической страницы после того как, может быть, прочитал его из вторичного хранилища. Если для этой области метод nopage не определён, ядром выделяется пустая страница.

int (*populate)(struct vm_area_struct *vm, unsigned long address, unsigned long len,

pgprot_t prot, unsigned long pgoff, int nonblock);

Этот метод позволяет ядру "повредить" страницы в памяти, прежде чем они будут доступны пользовательскому пространству. Вообще-то, драйверу нет необходимости реализовывать метод populate.

Date: 2015-07-01; view: 783; Нарушение авторских прав