Linux高端內存映射(中)

臨時內核映射

臨時內核映射和永久內核映射相比，其最大的特點就是不會阻塞請求映射頁框的進程，因此臨時內核映射請求可以發生在中斷和可延遲函數中。系統中的每個CPU都有自己的臨時內核映射窗口，根據不同的需求，選擇不同的窗口來創建映射，這些窗口都以枚舉類型定義在km_type中

1. enum km_type {  
2. KMAP_D(0)   KM_BOUNCE_READ,  
3. KMAP_D(1)   KM_SKB_SUNRPC_DATA,  
4. KMAP_D(2)   KM_SKB_DATA_SOFTIRQ,  
5. KMAP_D(3)   KM_USER0,  
6. KMAP_D(4)   KM_USER1,  
7. KMAP_D(5)   KM_BIO_SRC_IRQ,  
8. KMAP_D(6)   KM_BIO_DST_IRQ,  
9. KMAP_D(7)   KM_PTE0,  
10. KMAP_D(8)   KM_PTE1,  
11. KMAP_D(9)   KM_IRQ0,  
12. KMAP_D(10)  KM_IRQ1,  
13. KMAP_D(11)  KM_SOFTIRQ0,  
14. KMAP_D(12)  KM_SOFTIRQ1,  
15. KMAP_D(13)  KM_SYNC_ICACHE,  
16. KMAP_D(14)  KM_SYNC_DCACHE,  
17. /* UML specific, for copy_*_user - used in do_op_one_page */  
18. KMAP_D(15)  KM_UML_USERCOPY,  
19. KMAP_D(16)  KM_IRQ_PTE,  
20. KMAP_D(17)  KM_NMI,  
21. KMAP_D(18)  KM_NMI_PTE,  
22. KMAP_D(19)  KM_TYPE_NR  
23. };  

其中KM_TYPE_NR標志了一個CPU可以擁有多少個頁表項窗口來建立映射。

臨時內核映射的實現也比永久內核映射要簡單，當一個進程申請在某個窗口創建映射，即使這個窗口已經在之前就建立了映射，新的映射也會建立並且覆蓋之前的映射，所以說這種映射機制是臨時的，並且不會阻塞當前進程。

1. void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type)  
2. {  
3.     return kmap_atomic_prot(page, type, kmap_prot);  
4. }   

1. /* 
2.  * kmap_atomic/kunmap_atomic is significantly faster than kmap/kunmap because 
3.  * no global lock is needed and because the kmap code must perform a global TLB 
4.  * invalidation when the kmap pool wraps. 
5.  * 
6.  * However when holding an atomic kmap it is not legal to sleep, so atomic 
7.  * kmaps are appropriate for short, tight code paths only. 
8.  */  
9. void *kmap_atomic_prot(struct page *page, enum km_type type, pgprot_t prot)  
10. {  
11.     enum fixed_addresses idx;  
12.     unsigned long vaddr;  
13.   
14.     /* even !CONFIG_PREEMPT needs this, for in_atomic in do_page_fault */  
15.     /*為了保證函數的原子性，禁止page fault handler*/  
16.     pagefault_disable();  
17.   
18.     if (!PageHighMem(page))/*屬於低端內存則直接返回page的線性地址*/  
19.         return page_address(page);  
20.   
21.     debug_kmap_atomic(type);  
22.   
23.     /*smp_processor_id()得到CPU的標識號，用KM_TYPE_NR乘以該標識號就得到了該CPU可用窗口的區段， 
24.     再加上type就得到了相應的屬於該CPU的窗口*/  
25.     idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();  
26.     vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);/*得到對應頁表項的虛擬地址*/  
27.     BUG_ON(!pte_none(*(kmap_pte-idx)));  
28.     /*將頁表項與page進行關聯，用kmap_pte-idx而不是用kmap_pte+idx,因為固定映射區是逆向生長的， 
29.     也就是說枚舉項越靠前的部分的虛擬地址越靠後*/  
30.     set_pte(kmap_pte-idx, mk_pte(page, prot));  
31.   
32.     return (void *)vaddr;  
33. }  

若要手動撤銷當前的臨時內核映射，則可調用kunmap_atomic()函數

1. void kunmap_atomic(void *kvaddr, enum km_type type)  
2. {  
3.     unsigned long vaddr = (unsigned long) kvaddr & PAGE_MASK;  
4.     enum fixed_addresses idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();  
5.   
6.     /* 
7.      * Force other mappings to Oops if they'll try to access this pte 
8.      * without first remap it.  Keeping stale mappings around is a bad idea 
9.      * also, in case the page changes cacheability attributes or becomes 
10.      * a protected page in a hypervisor. 
11.      */  
12.      /*如果建立了映射則清除頁表項的內容，並且淸刷相應的TLB項*/  
13.     if (vaddr == __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN+idx))  
14.         kpte_clear_flush(kmap_pte-idx, vaddr);  
15.     else {  
16. #ifdef CONFIG_DEBUG_HIGHMEM   
17.         BUG_ON(vaddr < PAGE_OFFSET);  
18.         BUG_ON(vaddr >= (unsigned long)high_memory);  
19. #endif   
20.     }  
21.   
22.     pagefault_enable();/*重新使能page fault handler*/  
23. }  

相關閱讀：

Linux高端內存映射(上)  http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/60627.htm
Linux高端內存映射(中)  http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/60628.htm
Linux高端內存映射(中)  http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/60902.htm