Linux中的直接内存访问
我试图直接访问一个embedded式Linux项目的物理内存，但我不知道如何才能最好地指定我的使用内存。
如果我经常启动我的设备，并访问/ dev / mem，我可以轻松地读取和写入任何我想要的地方。 但是，在这里，我访问的内存可以很容易地分配给任何进程; 我不想这样做
我的/ dev / mem的代码是（所有的错误检查，等删除）：
mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR)); mem_p = malloc(SIZE + (PAGE_SIZE - 1)); if ((unsigned long) mem_p % PAGE_SIZE) { mem_p += PAGE_SIZE - ((unsigned long) mem_p % PAGE_SIZE); } mem_p = (unsigned char *) mmap(mem_p, SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_FIXED, mem_fd, BASE_ADDRESS); 这工作。 但是，我想要使用没有其他人会触摸的记忆。 我已经尝试通过mem = XXXm引导来限制内核的内存量，然后将BASE_ADDRESS设置为高于（但低于物理内存）的内存量，但似乎并不一致地访问相同的内存。
基于我在网上看到的，我怀疑我可能需要一个使用ioremap（）或remap_pfn_range（）（或两者）的内核模块（这是OK），但我绝对不知道如何; 谁能帮忙？
编辑：我想要的是一种方式来总是访问相同的物理内存（比如1.5MB），并将内存放在一边，以便内核不会将其分配给任何其他进程。
我试图重现我们在其他操作系统（没有内存pipe理），我可以通过链接器在内存中分配一个空间，并使用类似
*(unsigned char *)0x12345678
编辑2：我想我应该提供一些更多的细节。 此内存空间将用于RAM缓冲区，以用于embedded式应用程序的高性能日志logging解决scheme。 在我们的系统中，没有任何东西在软重启过程中清除或加扰物理内存。 因此，如果我向物理地址X写入一个位，并重新启动系统，重新启动后仍然会设置相同的位。 这已经在运行VxWorks的完全相同的硬件上进行了testing（这个逻辑在Nucleus RTOS和OS20在不同的平台，FWIW也很好地工作）。 我的想法是通过直接寻址物理内存来在Linux中尝试相同的东西; 因此，每次启动都必须获得相同的地址。
我应该澄清，这是为内核2.6.12和更新。
EDIT3：这里是我的代码，首先是内核模块，然后是用户空间应用程序。
要使用它，我用mem = 95m启动，然后insmod foo-module.ko，然后mknod mknod / dev / foo c 32 0，然后运行foo-user，在那里死掉。 在gdb下运行表明它在分配中死了，尽pipe在gdb中，我不能从我的mmap中获取地址（虽然printf可以）
FOO-的module.c
#include <linux/module.h> #include <linux/config.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/mm.h> #include <asm/io.h> #define VERSION_STR "1.0.0" #define FOO_BUFFER_SIZE (1u*1024u*1024u) #define FOO_BUFFER_OFFSET (95u*1024u*1024u) #define FOO_MAJOR 32 #define FOO_NAME "foo" static const char *foo_version = "@(#) foo Support version " VERSION_STR " " __DATE__ " " __TIME__; static void *pt = NULL; static int foo_release(struct inode *inode, struct file *file); static int foo_open(struct inode *inode, struct file *file); static int foo_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma); struct file_operations foo_fops = { .owner = THIS_MODULE, .llseek = NULL, .read = NULL, .write = NULL, .readdir = NULL, .poll = NULL, .ioctl = NULL, .mmap = foo_mmap, .open = foo_open, .flush = NULL, .release = foo_release, .fsync = NULL, .fasync = NULL, .lock = NULL, .readv = NULL, .writev = NULL, }; static int __init foo_init(void) { int i; printk(KERN_NOTICE "Loading foo support module\n"); printk(KERN_INFO "Version %s\n", foo_version); printk(KERN_INFO "Preparing device /dev/foo\n"); i = register_chrdev(FOO_MAJOR, FOO_NAME, &foo_fops); if (i != 0) { return -EIO; printk(KERN_ERR "Device couldn't be registered!"); } printk(KERN_NOTICE "Device ready.\n"); printk(KERN_NOTICE "Make sure to run mknod /dev/foo c %d 0\n", FOO_MAJOR); printk(KERN_INFO "Allocating memory\n"); pt = ioremap(FOO_BUFFER_OFFSET, FOO_BUFFER_SIZE); if (pt == NULL) { printk(KERN_ERR "Unable to remap memory\n"); return 1; } printk(KERN_INFO "ioremap returned %p\n", pt); return 0; } static void __exit foo_exit(void) { printk(KERN_NOTICE "Unloading foo support module\n"); unregister_chrdev(FOO_MAJOR, FOO_NAME); if (pt != NULL) { printk(KERN_INFO "Unmapping memory at %p\n", pt); iounmap(pt); } else { printk(KERN_WARNING "No memory to unmap!\n"); } return; } static int foo_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk("foo_open\n"); return 0; } static int foo_release(struct inode *inode, struct file *file) { printk("foo_release\n"); return 0; } static int foo_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma) { int ret; if (pt == NULL) { printk(KERN_ERR "Memory not mapped!\n"); return -EAGAIN; } if ((vma->vm_end - vma->vm_start) != FOO_BUFFER_SIZE) { printk(KERN_ERR "Error: sizes don't match (buffer size = %d, requested size = %lu)\n", FOO_BUFFER_SIZE, vma->vm_end - vma->vm_start); return -EAGAIN; } ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, (unsigned long) pt, vma->vm_end - vma->vm_start, PAGE_SHARED); if (ret != 0) { printk(KERN_ERR "Error in calling remap_pfn_range: returned %d\n", ret); return -EAGAIN; } return 0; } module_init(foo_init); module_exit(foo_exit); MODULE_AUTHOR("Mike Miller"); MODULE_LICENSE("NONE"); MODULE_VERSION(VERSION_STR); MODULE_DESCRIPTION("Provides support for foo to access direct memory");
FOO-user.c的
#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <sys/mman.h> int main(void) { int fd; char *mptr; fd = open("/dev/foo", O_RDWR | O_SYNC); if (fd == -1) { printf("open error...\n"); return 1; } mptr = mmap(0, 1 * 1024 * 1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_FILE | MAP_SHARED, fd, 4096); printf("On start, mptr points to 0x%lX.\n",(unsigned long) mptr); printf("mptr points to 0x%lX. *mptr = 0x%X\n", (unsigned long) mptr, *mptr); mptr[0] = 'a'; mptr[1] = 'b'; printf("mptr points to 0x%lX. *mptr = 0x%X\n", (unsigned long) mptr, *mptr); close(fd); return 0; }
我想你可以find很多关于kmalloc + mmap部分的文档。 不过，我不确定你是否可以连续记忆这么多的记忆，而且总是在同一个地方。 当然，如果一切都一样，那么你可能会得到一个不变的地址。 但是，每次更改内核代码时，都会得到不同的地址，所以我不会使用kmalloc解决scheme。
我想你应该在启动的时候保留一些内存，也就是保留一些物理内存，这样内核就不会触及它了。 然后你可以把这个内存映射到内核虚拟地址，然后你可以把它映射到一个很好的设备驱动上。
这将我们带回到PDF格式的Linux设备驱动程序 。 看看第15章，它是在443页描述这个技术
编辑：ioremap和mmap。 我认为这可能更容易分两步进行debugging：首先获取ioremap，然后使用字符设备操作（即读/写）对其进行testing。 一旦你知道你可以安全地使用读/写访问整个ioremapped内存，那么你试图mmap整个ioremapped范围。
如果您遇到麻烦，可能会发布另一个关于mmaping的问题
编辑：remap_pfn_range ioremap返回一个virtual_adress，您必须将其转换为remap_pfn_ranges的pfn。 现在，我不太清楚pfn（Page Frame Number）是什么，但我认为你可以打一个电话
virt_to_phys(pt) >> PAGE_SHIFT
这可能不是正确的做法，但你应该尝试一下
你还应该检查FOO_MEM_OFFSET是你的RAM块的物理地址。 也就是说，在mmu发生任何事情之前，您的内存在处理器的内存映射中可用0。
很抱歉回答，但没有回答，我注意到你已经编辑了这个问题。 请注意，当您编辑问题时，SO不会通知我们。 我在这里给出一个通用的答案，当你更新的问题，请留下评论，然后我会编辑我的答案。
是的，你将需要编写一个模块。 它涉及到使用kmalloc() （在内核空间分配一个区域）或vmalloc() （在用户空间分配一个区域）。
揭露事先是很容易的，揭露后者可能是一种背后的痛苦，你需要描述的那种界面。 你注意到1.5 MB是你真正需要保留多less的粗略估计，是铁包裹？ 也就是说你是否愿意从内核空间中获取？ 你能够充分处理来自用户空间（甚至磁盘睡眠）的ENOMEM或EIO吗？ IOW，这个地区到底是怎么回事？
另外，并发将是一个问题呢？ 如果是这样，你会使用futex吗？ 如果对“是”（尤其是后者）的回答是肯定的，那么你很可能不得不硬着头皮走vmalloc() （或者从内部冒风险）。 另外，如果你甚至想到一个到char设备的ioctl()接口（特别是对于一些ad-hoclocking想法），你真的想用vmalloc()去。
另外，你读过这个吗？ 另外，我们甚至不会触及grsec / selinux会怎么想（如果使用的话）。
/ dev / mem对于简单的寄存器窥探和戳是没问题的，但是一旦你进入了中断和DMA区域，你应该写一个内核模式驱动程序。 你以前为无内存pipe理的操作系统所做的事情根本不能很好地适应像Linux这样的通用操作系统。
您已经考虑过DMA缓冲区分配问题。 现在，考虑一下设备的“DMA完成”中断。 你打算如何安装一个中断服务程序？
另外，/ dev / mem通常被非root用户locking，因此对于一般用户来说不是很实用。 当然，你可以修改它，但是你已经在系统中打开了一个很大的安全漏洞。
如果您试图保持操作系统之间的驱动程序代码库相似，则应该考虑将其重构为独立的用户和内核模式层，并在其间插入类似IOCTL的接口。 如果将用户模式部分编写为C代码的通用库，则应该很容易在Linux和其他操作系统之间进行移植。 特定于操作系统的部分是内核模式代码。 （我们的司机使用这种方法。）
看来你已经得出结论，现在是时候编写一个内核驱动程序，所以你是在正确的轨道上。 我可以补充的唯一build议是阅读这些书封面。
Linux设备驱动程序
了解Linux内核
（请记住，这些书大约在2005年，所以信息有点过时。）
我在这些问题上至今还没有专家，所以这对你来说是一个问题，而不是一个答案。 是否有任何理由，你不能只是一个小的内存磁盘分区，只用于您的应用程序？ 这不会给你保证访问相同的内存块吗？ 我不确定是否会有任何I / O性能问题，或与此相关的额外开销。 这也假设你可以告诉内核在内存中划分一个特定的地址范围，不知道这是否可能。
我为新问题表示歉意，但是我发现你的问题很有意思，而且我很好奇，是否可以用这种方式使用RAM磁盘。
你看过'memmap'内核参数吗？ 在i386和X64_64上，可以使用memmap参数来定义内核将如何处理非常特定的内存块（请参阅Linux内核参数文档）。 在你的情况下，你想把内存标记为“保留”，这样Linux根本不会触及它。 然后你可以编写你的代码来使用这个绝对的地址和大小（如果你超出这个空间的话，那么对你来说是不好的）。
