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  • 内核和用户空间共享内存的实现例程proc和mmap

     http://bbs.chinaunix.net/thread-2017863-1-1.html
    
    
    
    之所以想写这篇帖子,是有两个方面原因。其一是内核版有一个关于《内核可以从线性地址直接计算物理地址,用来做什么呢?》的讨论,偶说计算出物理地址可以共享给用户空间读写。dreamice兄说能否说一下详细的应用。其二是alb*版主提到wheelz曾经写过这样一个例程,拜读了一把,发现在传递物理地址和内存大小上,wheelz的例程还有些不够灵活。alb*版主提到可以通过文件的方式实现动态的传递。
    
    因此,偶也写了这样一个例程,可以动态的将内核空间的物理地址和大小传给用户空间。
    
    整个内核模块,在模块插入时建立proc文件,分配内存。卸载模块的时候将用户空间写入的内容打印出来。
    以下是内核模块的代码和用户空间的测试代码。
    
    
    
    QUOTE:
    /*This program is used to allocate memory in kernel
    and pass the physical address to userspace through proc file.*/
    
    #include <linux/version.h>
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/proc_fs.h>
    #include <linux/mm.h>
    
    #define PROC_MEMSHARE_DIR                                "memshare"
    #define PROC_MEMSHARE_PHYADDR                        "phymem_addr"
    #define PROC_MEMSHARE_SIZE                                "phymem_size"
    
    /*alloc one page. 4096 bytes*/
    #define PAGE_ORDER                                0
    /*this value can get from PAGE_ORDER*/
    #define PAGES_NUMBER                                1
    
    struct proc_dir_entry *proc_memshare_dir ;
    unsigned long kernel_memaddr = 0;
    unsigned long kernel_memsize= 0;
    
    static int proc_read_phymem_addr(char *page, char **start, off_t off, int count)
    {
            return sprintf(page, "%08lx\n", __pa(kernel_memaddr));
    }
    static int proc_read_phymem_size(char *page, char **start, off_t off, int count)
    {
            return sprintf(page, "%lu\n", kernel_memsize);
    }
    
    static int __init init(void)
    {
            /*build proc dir "memshare"and two proc files: phymem_addr, phymem_size in the dir*/
            proc_memshare_dir = proc_mkdir(PROC_MEMSHARE_DIR, NULL);
            create_proc_info_entry(PROC_MEMSHARE_PHYADDR, 0, proc_memshare_dir, proc_read_phymem_addr);
            create_proc_info_entry(PROC_MEMSHARE_SIZE, 0, proc_memshare_dir, proc_read_phymem_size);
    
            /*alloc one page*/
            kernel_memaddr =__get_free_pages(GFP_KERNEL, PAGE_ORDER);
            if(!kernel_memaddr)
            {
                    printk("Allocate memory failure!\n");
            }
            else
            {
                    SetPageReserved(virt_to_page(kernel_memaddr));
                    kernel_memsize = PAGES_NUMBER * PAGE_SIZE;
                    printk("Allocate memory success!. The phy mem addr=%08lx, size=%lu\n", __pa(kernel_memaddr), kernel_memsize);
            }
            return 0;
    }
    
    static void __exit fini(void)
    {
            printk("The content written by user is: %s\n", (unsigned char *) kernel_memaddr);
            ClearPageReserved(virt_to_page(kernel_memaddr));
            free_pages(kernel_memaddr, PAGE_ORDER);
            remove_proc_entry(PROC_MEMSHARE_PHYADDR, proc_memshare_dir);
            remove_proc_entry(PROC_MEMSHARE_SIZE, proc_memshare_dir);
            remove_proc_entry(PROC_MEMSHARE_DIR, NULL);
    
            return;
    }
    module_init(init);
    module_exit(fini);
    MODULE_LICENSE("GPL");
    MODULE_AUTHOR("Godbach (nylzhaowei@163.com)");
    MODULE_DESCRIPTION("Kernel memory share module.");
    
    
    用户空间的测试代码:
    
    
    
    QUOTE:
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/mman.h>
    
    int main(int argc, char* argv[])
    {
            if(argc != 2)
            {
                    printf("Usage: %s string\n", argv[0]);
                    return 0;
            }
            
            unsigned long phymem_addr, phymem_size;
            char *map_addr;
            char s[256];
            int fd;
            
            /*get the physical address of allocated memory in kernel*/
            fd = open("/proc/memshare/phymem_addr", O_RDONLY);
            if(fd < 0)
            {
                    printf("cannot open file /proc/memshare/phymem_addr\n");
                    return 0;
            }
            read(fd, s, sizeof(s));
            sscanf(s, "%lx", &phymem_addr);
            close(fd);
    
            /*get the size of allocated memory in kernel*/
            fd = open("/proc/memshare/phymem_size", O_RDONLY);
            if(fd < 0)
            {
                    printf("cannot open file /proc/memshare/phymem_size\n");
                    return 0;
            }
            read(fd, s, sizeof(s));
            sscanf(s, "%lu", &phymem_size);
            close(fd);
            
            printf("phymem_addr=%lx, phymem_size=%lu\n", phymem_addr, phymem_size);
            /*memory map*/
            int map_fd = open("/dev/mem", O_RDWR);
            if(map_fd < 0)
            {
                    printf("cannot open file /dev/mem\n");
                    return 0;
            }
            
            map_addr = mmap(0, phymem_size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, map_fd, phymem_addr);
            strcpy(map_addr, argv[1]);
            munmap(map_addr, phymem_size);
            close(map_fd);
            return 0;
            
    }
    
    
    
    测试的内核是2.6.25.以下是执行结果。
    
    
    QUOTE:
    debian:/home/km/memshare# insmod memshare_kernel.ko
    debian:/home/km/memshare# ./memshare_user 'hello,world!'
    phymem_addr=e64e000, phymem_size=4096
    debian:/home/km/memshare# cat /proc/memshare/phymem_addr
    0e64e000
    debian:/home/km/memshare# cat /proc/memshare/phymem_size
    4096
    debian:/home/km/memshare# rmmod memshare_kernel
    debian:/home/km/memshare# tail /var/log/messages
    Sep 27 18:14:24 debian kernel: [50527.567931] Allocate memory success!. The phy mem addr=0e64e000, size=4096
    Sep 27 18:15:31 debian kernel: [50592.570986] The content written by user is: hello,world!
    
    
    
    仓促之间,有些地方处理的还是比较简单。希望高手多多指正。需要了解这方面实现的可以参考一下,共同学习。
    
    [ 本帖最后由 Godbach 于 2008-11-12 17:45 编辑 ]


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