Разработка ядра Linux
вернуться

Лав Роберт
Шрифт:
Флаг Влияние на страницы памяти в созданном интервале адресов
PROT_READ
 Соответствует флагу
VM_READ
PROT_WRITE
 Соответствует флагу
VM_WRITE
PROT_EXEC
 Соответствует флагу
VM_EXEC
PROT_NONE
 К страницам памяти нет доступа

Параметр

flags
позволяет указать все остальные флаги области VMA Эти флаги также определены в
<asm/mman.h>
и приведены в табл. 14.3.

Таблица 14.3. Флаги защиты страниц памяти

Флаг Влияние на созданный интервал адресов
MAP_SHARED
 Отображение может быть совместно используемым
MAP_PRIVATE
 Отображение не может быть совместно используемым
MAP_FIXED
 Создаваемый интервал адресов должен начинаться с указанного адреса
addr
MAP_ANONYMOUS
 Отображение является анонимным, а не отображением файла
MAP_GROWSDOWN
 Соответствует флагу
VM_GROWSDOWN
MAP_DENYWRITE
 Соответствует флагу
VM_DENYWRITE
MAP_EXECUTABLE
 Соответствует флагу
VM_EXECUTABLE
MAP_LOCKED
 Соответствует флагу
VM_LOCKED
MAP_NORESERVE
 Нет необходимости резервировать память для отображения
MAP_POPULATE
 Предварительно заполнить (prefault) таблицы страниц
MAP_NONBLOCK
 Не блокировать при операциях ввода-вывода

Если какой-либо из параметров имеет недопустимое значение, то функция

do_mmap
возвращает отрицательное число. В противном случае создастся необходимый интервал адресов. Если это возможно, то этот интервал объединяется с соседней областью памяти. Если это невозможно, то создается новая структура
vm_area_struct
, которая выделяется в слябовом кэше
vm_area_cachep
. После этого новая область памяти добавляется в связанный список и красно-черное дерево областей памяти адресного пространства с помощью функции
vma_link
. Затем обновляется значение поля
total_vm
в дескрипторе памяти. В конце концов, функция возвращает начальный адрес вновь созданного интервала адресов.

Системный вызов

mmap

Возможности функции

do_mmap
экспортируются в пространство пользователя с помощью системного вызова
mmap
, который определен следующим образом.

void *mmap2(void *start,

 size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t pgoff);

Этот системный вызов имеет имя

mmap2
, т.е. второй вариант функции
mmap
. Первоначальный вариант
mmap
требовал в качестве последнего параметра смещение в байтах, а текущий вариант,
mmap2
, — смещение в единицах размера страницы памяти. Это позволяет отображать файлы большего размера с большим значением смещения. Первоначальный вариант функции
mmap
, который соответствует стандарту POSIX, доступен через библиотеку функций языка С, как функция
mmap
, но в ядре уже не реализован. Новый вариант библиотечной функции называется
mmap2
. Обе эти библиотечные функции используют системный вызов
mmap2
. При этом библиотечная функция
mmap
переводит значение смещения из байтов в количество страниц памяти.

Функции

munmap
и
do_munmap
: удаление интервала адресов

Функция

do_munmap
удаляет интервал адресов из указанного адресного пространства процесса. Эта функция объявлена в файле
<asm/mman.h>
следующим образом.

int do_munmap(struct mm_struct *mm,

 unsigned long start, size_t len);

Первый параметр указывает адресное пространство, из которого удаляется интервал адресов, начинающийся с адреса

start
и имеющий длину
len
байт. В случае успеха возвращается нуль, а в случае ошибки — отрицательное значение.

Системный вызов

munmap

Системный вызов

munmap
экспортируется в адресное пространство пользователя, чтобы иметь возможность удалять интервалы адресов из адресного пространства. Эта функция является комплиментарной к системному вызову
mmap
и имеет следующий прототип.

int munmap(void*start, size_t length);

Данный системный вызов реализован в виде очень простой интерфейсной оболочки (wrapper) функции

do_munmap
.

asmlinkage long sys_munmap(unsigned long addr, size_t len) {

 int ret;

 struct mm_struct *mm; mm = current->mm;

 down_write(&mm->mmap_sem);

 ret = do_munmap(mm, addr, len);

 p_write(&mm->mmap_sem);

 return ret;

}

Таблицы страниц

Хотя пользовательские программы и работают с виртуальной памятью, которая отображается на физические адреса, процессоры работают непосредственно с этими физическими адресами. Следовательно, когда приложение обращается к адресу виртуальной памяти, этот адрес должен быть конвертирован в физический адрес, чтобы процессор смог выполнить запрос. Соответствующий поиск выполняется с помощью таблиц страниц. Таблицы страниц работают путем разбиения виртуального адреса на части. Каждая часть используется в качестве индекса (номера) записи в таблице. Таблица содержит или указатель на другую таблицу, или указатель на соответствующую страницу физической памяти.

В операционной системе Linux таблицы страниц состоят из трех уровней [83] . Несколько уровней позволяют эффективно поддерживать неравномерно заполненные адресные пространства даже для 64-разрядных машин. Если бы таблицы страниц были выполнены в виде одного статического массива, то их размер, даже для 32-разрядных аппаратных платформ, был бы чрезвычайно большим. В операционной системе Linux трехуровневые таблицы страниц используются даже для тех аппаратных платформ, которые аппаратно не поддерживают трехуровневых таблиц (например, для некоторых аппаратных платформ поддерживается только два уровня или аппаратно реализовано хеширование). Три уровня соответствуют своего рода "наибольшему общему знаменателю". Для аппаратных платформ с менее сложной реализацией работа с таблицами страниц в ядре при необходимости может быть упрощена с помощью оптимизаций компилятора.

83

Начиная с ядра версии 2.6.11 таблицы страниц в ОС Linux для 64-разрядных аппаратных платформ стали 4-уровневыми, что позволяет в полном объеме использовать все виртуальное адресное пространство. Для 32-разрядных аппаратных платформ осталось 3 уровня, как и раньше. — Примеч. ред.