内存管理 初始化（六）vmalloc_init 及 ioremap

时间：2022-05-05 11:19:27

是不是我错了，本想这个函数会如网上所说将进行非连续内存管理的初始化，但是对于2.6.34的ARM架构而言，该函数实际完成的业务非常少。

内存管理的初始化读到此处，我感觉原有的认识存在很大缺陷：

（1）内核空间的下限是3G吗？永久映射的PKMAP_BASE已在3G下;

（2）低端内存是896M吗？2.6.32的omap4430的VMLLOC_END是1G - 128M，VMALLOC_MIN是1G - 128M -128M；

（3）还存在固定映射吗？FIXADDR_SIZE的空间已被FIX_KMAP_BEGIN ~ FIXK_KMAP_END完全占据；

（4）I/O空间在初始化已固定映射至VMALLOC_END到FIXADDR_START之间的一块虚拟空间区域.

（5）用户态不可以执行3G以上空间代码吗？kuser_cmpxchg_check检测的意义；

（6）引入MODULES_END的意义是什么？

对于ARM架构，vmalloc_init中的for循环就没有执行，如有误，望指正.

void vmalloc_init(void)

  |-->for_each_possible_cpu(i)

  |--{

  |    struct vmap_block_queue *vbq;

  |    vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);

  |    spin_lock_init(&vbp->lock);

  |    INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);

  |--}

  |

  |--for(tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next)

  |--{

  |    xxxxxxxx

  |    对于2..34的ARM架构而言，vmlist直到此时仍为0;

  |    所以该循环不会执行，至于网上的资料大概是针对X86的.

  |--}

  |

  |--vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;

  |  vmap_initialized = true;

如下部分是我后期再看init_arch_irq()中看的，主要是因为我们知道：对于ARM架构, vmalloc_init中的for循环没有执行，那么我们自然会想何时对首次修改vmlist以及如何修改.

init_arch_irq中会执行ioremap函数，以下记录该函数的执行流程.

#define ioremap(cookie, size) \

    __arm_ioremap(cookie, size, MT_DEVICE)

void *__arm_ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size,
                    unsigned int mtype)
  |-->__arm_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype, NULL)

void *__arm_ioremap_caller(unsigned long phys_addr, size_t size,

        unsigned int mtype, void *caller)

  |-->unsigned long offset = phys_addr & ~PAGE_MASK;

  |   对于SOC，例如sep612，每个IP模块的所占空间都是4K的整数倍，所以

  |   一般情况下offset = ;

  |

  |-->unsigned long pfn = __phys_to_pfn(phys_addr);

  |

  |-->return __arm_ioremap_pfn_caller(pfn, offset, size, mtype, caller);
void *__arm_ioremap_pfn_caller(unsigned long pfn, unsigned long offset,

                         size_t size, unsigned int mtype, void *caller)

  |-->const struct mem_type *type = get_mem_type(mtype)

  |   mem_type中存放页表映射属性，及页表的级数

  |

  |-->size = PAGE_ALIGN(offset + size);

  |

  |-->struct vm_struct *area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
  |                                                caller);

  |   根据size，在VMALLOC_START ~ VMALLOC_END中申请一块size + PAGE_SIZE

  |   大小的虚拟空间，由于非连续内存区域的管理还利用了红黑树，因此在获得vm_struct

  |   实例的同时，也将申请vmap_area实例，将申请的虚拟空间，纳入红黑树

  |   vmap_area_root.rb_node的管理.

  |

  |-->unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;

  |

  |-->remap_area_pages(addr, pfn, size, type);

  |   前面讲过，申请的虚拟空间是size + PAGE_SIZE，此处我们看到，

  |   映射的物理空间大小是size.

  |

  |-->flush_cache_vmap(addr, addr+size);

  |

  |-->return (void *) (offset + addr);
struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size,

                      unsigned long flags, void *caller)

  |-->return __get_vm_area_node(size, , flags, VMALLOC_START,

          VMALLOC_END, -, GFP_KERNEL, caller);

struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,

               unsigned long align, unsigned long flags,

                 unsigned long start, unsigned long end,

                 int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)

  |-->struct vmap_area *va = NULL;

  |   struct vm_struct *area = NULL;

  |

  |-->if(flags & VM_IOREMAP)

  |--{

  |     int bit = fls(size);

  |     if(bit > IOREMAP_MAX_ORDER) bit = IOREMAP_MAX_ORDER;

  |     else if(bit < PAGE_SHIFT) bit = PAGE_SHIFT;

  |     align =  << bit;

  |--}

  |  对于IO 映射部分做了对其修正.

  |

  |

  |-->size = PAGE_ALIGN(size);

  |

  |-->area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GPF_RECLAIM_MASK,
  |                        node);

  |   对于非连续内存区，既使用了vmlist这样的链表管理，也使用了vmap_area_root

  |   之类的红黑树进行管理，此处即申请需插入到vmlist链表中的vm_struct实例中.

  |

  |-->size += PAGE_SIZE;

  |   为了安全考虑，多申请了一页的虚拟空间（注意只是虚拟空间）.

  |

  |-->va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gpf_mask);

  |   从虚拟内存start ~ end中申请一块size大小的虚拟空间，起止地址放在

  |   vmap_area实例中，并将该vmap_area实例插入到以vmap_area_root.rb_node

  |   为根的红黑树中.

  |

  |-->insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);

  |   将vmap_area实例和vm_struct实例关联起来，并将vm_struct实例插入到

  |   vmlist链表中.
将vmap_area实例和vm_struct实例关联起来，并将vm_struct实例插入到vmlist链表中.

void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va)

  |-->struct vm_struct *tmp, **p;

  |

  |-->vm->flags = flags;

  |   vm->addr = (void *)va->va_start;

  |   vm->size = va->va_end - va->va_start;

  |   vm->caller = caller;

  |   va->private = vm;

  |   va->flags |= VM_VM_AREA;

  |

  |-->for(p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next)

  |--{

  |    if(tmp->addr >= vm->addr) break;

  |--}

  |

  |--vm->next = *p;

  |  *p = vm;

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