linux内核之情景分析mmap操作
进程可以通过mmap把一个已打开文件映射到用户空间.
mmap(void*start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset)
asmlinkage long sys_mmap2(unsigned long addr, unsigned long len,unsigned long prot, unsigned long flags,unsigned long fd, unsigned long pgoff){return do_mmap2(addr, len, prot, flags, fd, pgoff);}
/* common code for old and new mmaps */static inline long do_mmap2(unsigned long addr, unsigned long len,unsigned long prot, unsigned long flags,unsigned long fd, unsigned long pgoff){int error = -EBADF;struct file * file = NULL;flags &= ~(MAP_EXECUTABLE | MAP_DENYWRITE);if (!(flags & MAP_ANONYMOUS)) {//map_anonymous表示没有文件,只是在指定位置分配内存file = fget(fd);//上一条表示,没有文件,就跳过if以下,有文件则打开文件if (!file)//如果文件不存在,直接返回错误goto out;}down(¤t->mm->mmap_sem);//信号量down操作error = do_mmap_pgoff(file, addr, len, prot, flags, pgoff);//mmap主体操作还是这个up(¤t->mm->mmap_sem);//信号量up操作if (file)fput(file);out:return error;}
do_mmap_pgoff(file, addr, len, prot, flags, pgoff);
unsigned long do_mmap_pgoff(struct file * file, unsigned long addr, unsigned long len,unsigned long prot, unsigned long flags, unsigned long pgoff){struct mm_struct * mm = current->mm;//获取当前进程的内存描述符struct vm_area_struct * vma;int correct_wcount = 0;int error;//file非0表示是文件,其对应一定有相关操作函数.if (file && (!file->f_op || !file->f_op->mmap))return -ENODEV;//长度对齐,如果为0,直接返回if ((len = PAGE_ALIGN(len)) == 0)return addr;//长度大于3g或者addr+len映射区域超过用户空间,返回错误if (len > TASK_SIZE || addr > TASK_SIZE-len)return -EINVAL;// 偏移量是否超过了长度/* offset overflow? */if ((pgoff + (len >> PAGE_SHIFT)) < pgoff)return -EINVAL;//映射次数是否超过了限定/* Too many mappings? */if (mm->map_count > MAX_MAP_COUNT)return -ENOMEM;//是否加锁?这里不知道了/* mlock MCL_FUTURE? */if (mm->def_flags & VM_LOCKED) {unsigned long locked = mm->locked_vm << PAGE_SHIFT;locked += len;if (locked > current->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur)return -EAGAIN;}/* Do simple checking here so the lower-level routines won't have* to. we assume access permissions have been handled by the open* of the memory object, so we don't do any here.*/if (file != NULL) { //如果文件存在switch (flags & MAP_TYPE) {//映射类型:读写case MAP_SHARED://共享映射if ((prot & PROT_WRITE) && !(file->f_mode & FMODE_WRITE))return -EACCES;//确保我们不被允许写在一个只可追加的文件/* Make sure we don't allow writing to an append-only file.. */if (IS_APPEND(file->f_dentry->d_inode) && (file->f_mode & FMODE_WRITE))return -EACCES;//确保我们的文件没有锁/* make sure there are no mandatory locks on the file. */if (locks_verify_locked(file->f_dentry->d_inode))return -EAGAIN;/* fall through */case MAP_PRIVATE://私有映射if (!(file->f_mode & FMODE_READ))return -EACCES;break;default:return -EINVAL;}}/* Obtain the address to map to. we verify (or select) it and ensure* that it represents a valid section of the address space.*/if (flags & MAP_FIXED) {//如果参数flag的标志位map_fixed为0表示,指定映射位置只是一个参考值if (addr & ~PAGE_MASK)return -EINVAL;} else {//不满足由内核从空洞执行分配一个区域addr = get_unmapped_area(addr, len);if (!addr)return -ENOMEM;}/* Determine the object being mapped and call the appropriate* specific mapper. the address has already been validated, but* not unmapped, but the maps are removed from the list.*/vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);//从slab获取一个vma结构if (!vma)return -ENOMEM;vma->vm_mm = mm;//指向内存描述符vma->vm_start = addr;//vma的起始地址指向映射的起始地址vma->vm_end = addr + len;//同上vma->vm_flags = vm_flags(prot,flags) | mm->def_flags;//设置vma属性if (file) {//如果file为0,表示匿名映射,仅仅是为了创建虚拟区间,或者仅在于建立从物理空间到虚存空间映射,而非文件映射VM_ClearReadHint(vma);//以下代码设置一堆属性vma->vm_raend = 0;if (file->f_mode & FMODE_READ)vma->vm_flags |= VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC;if (flags & MAP_SHARED) {vma->vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;/* This looks strange, but when we don't have the file open* for writing, we can demote the shared mapping to a simpler* private mapping. That also takes care of a security hole* with ptrace() writing to a shared mapping without write* permissions.** We leave the VM_MAYSHARE bit on, just to get correct output* from /proc/xxx/maps..*/if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))vma->vm_flags &= ~(VM_MAYWRITE | VM_SHARED);}} else {vma->vm_flags |= VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC;if (flags & MAP_SHARED)vma->vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;}vma->vm_page_prot = protection_map[vma->vm_flags & 0x0f];vma->vm_ops = NULL;vma->vm_pgoff = pgoff;//表示所映射内容在文件的起点,此值用于发生缺页异常根据虚存地址计算出相应页面的文件位置vma->vm_file = NULL;vma->vm_private_data = NULL;/* Clear old maps */error = -ENOMEM;if (do_munmap(mm, addr, len))//检查目的地址的vma空间是否已经使用(如果map_fixed设置为1的话)goto free_vma;//已经使用则释放free_vma//检查是否超过了限制/* Check against address space limit. */if ((mm->total_vm << PAGE_SHIFT) + len> current->rlim[RLIMIT_AS].rlim_cur)goto free_vma;//检查当前进程专用的可写区间而物理页面不足的情况/* Private writable mapping? Check memory availability.. */if ((vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_WRITE)) == VM_WRITE &&!(flags & MAP_NORESERVE) &&!vm_enough_memory(len >> PAGE_SHIFT))goto free_vma;if (file) {//vm_deanwrite职位表示从文件到vma映射,表示不允许同过常规方式读写文件if (vma->vm_flags & VM_DENYWRITE) {error = deny_write_access(file);if (error)goto free_vma;correct_wcount = 1;}vma->vm_file = file;get_file(file);//递增file结构的共享计数error = file->f_op->mmap(file, vma);//一个文件操作必须存在mmap,否则释放vmaif (error)goto unmap_and_free_vma;} else if (flags & MAP_SHARED) {//共享映射error = shmem_zero_setup(vma);if (error)goto free_vma;}/* Can addr have changed??*为了防止flags与addr有变化,再重新设置一遍,* Answer: Yes, several device drivers can do it in their* f_op->mmap method. -DaveM*/flags = vma->vm_flags;addr = vma->vm_start;insert_vm_struct(mm, vma);//插入当前进程的内存描述符if (correct_wcount)atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);mm->total_vm += len >> PAGE_SHIFT;//映射区域+len>>page_shitif (flags & VM_LOCKED) {//需要加锁mm->locked_vm += len >> PAGE_SHIFT;make_pages_present(addr, addr + len);//建立初始映射}return addr;unmap_and_free_vma:if (correct_wcount)atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);vma->vm_file = NULL;fput(file);/* Undo any partial mapping done by a device driver. */flush_cache_range(mm, vma->vm_start, vma->vm_end);zap_page_range(mm, vma->vm_start, vma->vm_end - vma->vm_start);flush_tlb_range(mm, vma->vm_start, vma->vm_end);free_vma:kmem_cache_free(vm_area_cachep, vma);return error;}
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