Linux内核驱动--mmap设备方法【原创】
mmap系统调用（功能）
void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset)
内存映射函数mmap , 负责把文件内容映射到进程的虚拟内存空间，通过对这段内存的读取和修改，来实现对文件的读取和修改，而不需要再调用read, write等操作。
addr: 指定映射的起始地址，通常设为NULL, 由系统指定。
len: 映射到内存的文件长度
prot: 映射区的保护方式， 可以是：
PROT_EXEC: 映射区可被执行
PROT_READ: 映射区可被读取
PROT_WRITE: 映射区可被写入
flags: 映射区的特性，可以是：
MAP_SHARED:
写入映射区的数据会复制回文件，且允许其他映射该文件的进程共享
MAP_PRIVATE:
对映射区的写入操作会产生一个映射区的复制（copy-on-write）, 对此区域所做的修改不会写回原文件。
fd: 由open返回的文件描述符，代表要映射的文件
offset: 以文件开始处的偏移量，必须是分页大小的整数倍，通常为0，表示从文件开头映射
解除映射
int munmap(void *start, size_t length)
功能：
取消参数start所指向的映射内存，参数length表示欲取消的内存大小
返回值：
解除成功返回0，否则返回-1，错误原因存于errno中。
注意：
mmap 不影响原文件的长度，如果写入的长度超出了原文件的长度，那么就只能写入原文件的长度大小的数据内容
代码：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
int main(void)
-{
| int fd;
| char *start=NULL;
| char buf[100];
|
| fd = open("t.txt", O_RDWR | O_CREAT);
| start = mmap(NULL, 100, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
|
| strcpy(buf, start);
| printf("buf is %s\r\n", buf);
|
| strcpy(start, "sky is hello");
| munmap(start, 100);
| close(fd);
|
| return 0;
|}
虚拟内存区域
虚拟内存区域是进程的虚拟地址空间中的一个同质区间，即具有同样特性的连续地址
范围。一个进程的内存映像由下面几部分组成：程序代码、数据、BSS和栈区域，以及内存
映射的区域。
一个进程的内存区域可以通过 /proc/pid/maps来查看
例如：cat /proc/6/maps
每一行的域为：
Start_end perm offset major:minor inode
Start: 该区域起始虚拟地址
End：该区域结束虚拟地址
Perm：读、写和执行权限；表示对这个区域，允许进程做什么。这个域的最后一个字符要么是p表示私有的，要么是s表示共享的
Offset: 被映射部分在文件中的起始地址
Major、minor: 主次设备号
Inode: 索引结点
Linux内核使用结构vm_area_struct
(<linux/mm_types.h>)来描述虚拟内存区域，其中几个主要成员如下：
unsigned long vm_start 虚拟内存区域起始地址
unsigned long vm_end 虚拟内存区域结束地址
unsigned long vm_flags 该区域的标记。如：VM_IO和VM_RESERVED。
VM_IO将该VMA标记为内存映射的IO区域，VM_IO会阻止系统将该区域包含在进程的存放转存（core dump）中, VM_RESERVED 标志内存区域不能被换出。
mmap设备操作
映射一个设备是指把用户空间的一段地址关联到设备内存上。当程序读写这段用户空间的地址时，它实际上是在访问设备。
内存管理单元去关联的，通过页式管理关联的，具体如何关联的去了解linux内存管理吧。
mmap设备方法需要完成什么功能？
Mmap方法是file_oprations结构的成员，在mmap系统调用发出时被调用。在此之前，内核已经完成了很多工作。Mmap设备方法所需要做的就是建立虚拟地址到物理地址的页表。
int (*mmap) (struct file*, struct vm_area_struct *)
mmap如何完成页表的建立？
方法有二：
1、 使用remap_pfn_range一次建立所有页表；
2、 使用nopage VMA方法每次建立一个页表
构造页表的工作可由remap_pfn_range函数完成，原型如下：
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
vma: 虚拟内存区域指针
virt_addr: 虚拟地址的起始值
pfn: 要映射的物理地址所在的物理页帧号，可将物理地址>>PAGE_SHIFT得到,这个宏定义是12，就是除以4KB
size： 要映射的区域的大小
prot： VMA的保护属性
例子：
int memdev_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
{
//设置保护属性
vma->vm_flags |= VM_IO;
vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
if (remap_pfm_range(vma, vma->vma-start, virt_to_phys(dev->data)>>PAGE_SHIFT,
size, vma->vm_page_prot))
return –EAGAIN;
return 0;
}
Dev-data是虚拟地址，就要用virt_to_phys转换为物理地址，如果是物理地址，那就不用转化了。
这样就实现了mmap的设备操作
新浪博客：http://blog.sina.com.cn/u/2049150530
博客园：http://www.cnblogs.com/sky-heaven/
知乎：http://www.zhihu.com/people/zhang-bing-hua
