linux - 如何映射由 get_user_pages_fast 固定的页面以将它们用作驱动程序中的虚拟连续缓冲区？

Question

我正在编写一个为用户空间应用程序提供异步通信的 Linux 内核驱动程序。实现工作如下:

• 应用程序通过ioctl传递接收数据的缓冲区地址
• 驱动使用get_user_pages_fast确保内核访问输出缓冲区，vmap用于创建虚拟内存区域以访问内核中的缓冲区<
• 驱动程序在中断中填充接收到的数据
• 接收到所有数据后，内核删除映射(使用vunmap)并放回用户页面，最后通知应用程序数据可用。

下面是代码的基本部分(从我的驱动程序中提取并简化):

struct page ** pages = NULL;
long pinned = 0;
int i;
void * vbuf = NULL;
void * vresp = NULL;

if (!access_ok(VERIFY_WRITE, buffer, max_data_length)) {
   pr_alert("wrong access");
   res = -EFAULT;
   goto error1;
}
const unsigned long offset = ((unsigned long) buffer) & (PAGE_SIZE-1);
    int nr_pages = DIV_ROUND_UP(offset + max_data_length, PAGE_SIZE);
pages = (struct page **) kzalloc(sizeof(struct page)*nr_pages, GFP_KERNEL);
if(!pages) {
    pr_alert("can't alloc pages");
    res = -EFAULT;
    goto1;
}
pinned = get_user_pages_fast(((unsigned long) buffer ) & PAGE_MASK,nr_pages,1,pages);
if(pinned != nr_pages) {
    for(i=0; i<pinned; i++) {
        put_page(pages[i]);
    }
    kfree(pages);
    pr_alert("can't pin pages");
    res = -EFAULT;
    goto error1;
}
vbuf = vmap(pages,nr_pages,VM_MAP, pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL));
vresp = vbuf + offset;
if(!vbuf) {
    pr_alert("can't vmap pages");
    res = -EFAULT;
    goto error1;
}

上述代码执行后，vresp指针用于存放接收到的数据。传输后，页面被释放:

int i;
vunmap(vbuf);
for(i=0; i < nr_pages; i++) {
   set_page_dirty(pages[i]);
   put_page(pages[i]);
}
kfree(pages);

原始代码在一些架构中工作，但在多核 ARM 机器上失败。看起来写入到 vresp 指向的缓冲区的数据在用户空间应用程序的 buffer 中是不可见的。我在代码中添加了控制打印并验证了地址是否正确。使用 vmap 为 get_user_pages_fast 交付的页面创建连续映射是否正确？也许我应该使用除 VM_MAP 之外的其他标志或除 pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL) 之外的其他保护？

Answer 1

今天我找到了答案。事实上，问题与 vmap 函数中的 prot 参数有关。它应该设置为 PAGE_KERNEL 而不是 pgprot_writecombine(PAGE_KERNEL))。在用户空间应用程序中，此内存是通过缓存访问的，因此如果我创建了通过 pgprot_writecombine 部分禁用缓存的映射，则会导致对内存的访问不一致。我已将映射行修改为:

vbuf = vmap(pages,nr_pages,VM_MAP,PAGE_KERNEL);

即使在多处理器 ARM 上，代码也能正常工作。