mmap msync munmap close

我会带着你远行 2022-05-22 07:20 106阅读 0赞

[https://blog.csdn.net/ctthuangcheng/article/details/8674191][https_blog.csdn.net_ctthuangcheng_article_details_8674191]

转自： [http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/132229655201082753446602/][http_blog.163.com_xychenbaihu_yeah_blog_static_132229655201082753446602]

open 打开文件后——>使用mmap建设文件映射；建立文件映射后，可以对映射到的空间进行操作。用msync同步到文件中。

**问：**close后对映射空间的操作能够同步到文件中吗？

**答：**可以，只要文件映射存在，就可以向你映射空间的内容写入文件，实现空间和文件的同步。

实例代码::

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  \#include <stdio.h>   
2.  \#include <stdlib.h>   
3.  \#include <string.h>    
4.  \#include <unistd.h>   
5.  \#include <sys/mman.h>    
6.  \#include <sys/types.h>   
7.  \#include <fcntl.h>    
8.  int main(int argc, char \*argv\[\])  
9.  \{  
10.  int fd;  
11.  char \*addr;  
12.  char \*str = "Hello World";  
13.  fd = open("./a",O\_CREAT|O\_RDWR|O\_TRUNC,0666);  
14.  if(fd == -1)  
15.  \{  
16.   perror("open file fail:");  
17.   exit(1);  
18.  \}  
19.  if(ftruncate(fd,4096)==-1)  
20.  \{  
21.   perror("ftruncate fail:");  
22.   close(fd);  
23.   exit(1);  
24.  \}  
25.  addr =(char \*) mmap(NULL,4096,PROT\_READ|PROT\_WRITE,MAP\_SHARED,fd,0);  
26.  if(addr == (char \*)MAP\_FAILED)  
27.  \{  
28.   perror("mmap fail:");  
29.   exit(1);  
30.  \}  
31.  memset(addr,' ',4096);  
32.    
33.  memcpy(addr,str,strlen(str));                       //hello world  1   
34.  close(fd);  
35.  memcpy(addr+strlen(str),str,strlen(str));           //hello world  2   
36.  if(msync(addr,4096,MS\_SYNC)==-1)  
37.  \{  
38.   perror("msync fail:");  
39.   exit(1);  
40.  \}  
41.       munmap(addr,4096);  
42.  return 0;  
43. \}

**\[cpp\]** [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1] [print][view plain 1] [?][view plain 1]

1.  \#include <stdio.h>  
2.  \#include <stdlib.h>  
3.  \#include <string.h>  
4.  \#include <unistd.h>  
5.  \#include <sys/mman.h>  
6.  \#include <sys/types.h>  
7.  \#include <fcntl.h>  
8.  int main(int argc, char \*argv\[\])  
9.  \{  
10.  int fd;  
11.  char \*addr;  
12.  char \*str = "Hello World";  
13.  fd = open("./a",O\_CREAT|O\_RDWR|O\_TRUNC,0666);  
14.  if(fd == -1)  
15.  \{  
16.   perror("open file fail:");  
17.   exit(1);  
18.  \}  
19.  if(ftruncate(fd,4096)==-1)  
20.  \{  
21.   perror("ftruncate fail:");  
22.   close(fd);  
23.   exit(1);  
24.  \}  
25.  addr =(char \*) mmap(NULL,4096,PROT\_READ|PROT\_WRITE,MAP\_SHARED,fd,0);  
26.  if(addr == (char \*)MAP\_FAILED)  
27.  \{  
28.   perror("mmap fail:");  
29.   exit(1);  
30.  \}  
31.  memset(addr,' ',4096);  
32.    
33.  memcpy(addr,str,strlen(str));                       //hello world  1  
34.  close(fd);  
35.  memcpy(addr+strlen(str),str,strlen(str));           //hello world  2  
36.  if(msync(addr,4096,MS\_SYNC)==-1)  
37.  \{  
38.   perror("msync fail:");  
39.   exit(1);  
40.  \}  
41.       munmap(addr,4096);  
42.  return 0;  
43. \}

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    int main(int argc, char *argv[])
    {
     int fd;
     char *addr;
     char *str = "Hello World";
     fd = open("./a",O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,0666);
     if(fd == -1)
     {
      perror("open file fail:");
      exit(1);
     }
     if(ftruncate(fd,4096)==-1)
     {
      perror("ftruncate fail:");
      close(fd);
      exit(1);
     }
     addr =(char *) mmap(NULL,4096,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
     if(addr == (char *)MAP_FAILED)
     {
      perror("mmap fail:");
      exit(1);
     }
     memset(addr,' ',4096);
     
     memcpy(addr,str,strlen(str));                       //hello world  1
     close(fd);
     memcpy(addr+strlen(str),str,strlen(str));           //hello world  2
     if(msync(addr,4096,MS_SYNC)==-1)
     {
      perror("msync fail:");
      exit(1);
     }
          munmap(addr,4096);
     return 0;
    }

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

另摘自：[http://www.ppkao.com/linux/2011/36566.html][http_www.ppkao.com_linux_2011_36566.html]

//下面的代码把文件1.ls中的内容通过mmap函数写入2.ls中，忽略出错处理

int fd=open("1.ls",O\_RDONLY);

int fd2=open("2.ls",O\_CREAT|O\_RDWR|O\_TRUNC,S\_IRUSR|S\_IWUSR);//必须设置读写权限,若只有写权限,会产生SIGSEGV信号

//mmap进行文件映射时必须先读取文件\`

struct stat st;

fstat(fd,&st);

lseek(fd2,st.st\_size-1,SEEK\_SET);

write(fd2,"",1);        //必须的，如果不设置，当写入数据的时候会遇到文件结束符，产生SIGBUS信号

void \*\_src=mmap(NULL,st.st\_size,PROT\_READ,MAP\_SHARED, fd,0);

void \*\_des=mmap(NULL,st.st\_size,PROT\_WRITE,MAP\_SHARED,fd2,0);

close(fd);      //关闭文件后 依然可修改文件内容

close(fd2);

memcpy(\_des,\_src,st.st\_size);

总结一下，可能产生的问题如下：

1.进行文件映射的描述符必须拥有读权限，否则会产生SIGSEGV信号

2.把内存内容写入映射文件时，必须确保被写文件当前位置到文件结尾的长度不小于所写内容长度，否则产生SIGBUS信号

3.关闭文件描述符并不能保证文件内容不被修改

4.munmap并不能使映射的内容写回磁盘

=======================================================================================

在编写设备驱动程序的时候，如果要想把设备内存映射到用户空间，那需要我们实现mmap，通过看ldd3上面的介绍，对实现mmap有了一点了解．   
书上介绍主要是利用   
int remap\_pfn\_range(struct vm\_area\_struct \*vma, unsigned long virt\_addr, unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot\_t prot) 函数或者   
int io\_remap\_page\_range(struct vm\_area\_struct \*vma, unsigned long virt\_addr, unsigned long phys\_addr, unsigned long size, pgprot\_t prot)函数来实现，它们负责建立新的页表．这两个函数的区别是第一个函数是在参数pfn指向实际系统ＲＡＭ的时候使用，而第二个函数是在 phys\_addr指向I/O内存的时候使用．对于ＡＲＭ平台来说，系统内存和端口应该是统一编址的，所以两个函数是等价的．   
还有另外一个函数就是nopage函数，是ＶＭＡ结构体中可以填充的一个函数，在虚拟页没有所对应的物理页的时候，会调用此函数，来分配一个物理页给虚拟页．   
　　int remap\_page\_range(unsigned long from, unsigned long phys\_addr, unsigned long size, pgprot\_t prot)   
  
其中from是映射开始的虚拟地址。这个函数为虚拟地址空间from和from+size之间的范围构造页表；   
phys\_addr是虚拟地址应该映射到的物理地址；   
size是被映射区域的大小；   
prot是保护标志。   
remap\_page\_range的处理过程是对from到form+size之间的每一个页面，查找它所在的页目录和页表（必要时建立页表），清除页表项旧的内容，重新填写它的物理地址与保护域。   
remap\_page\_range可以对多个连续的物理页面进行处理。<<Linux设备驱动程序>>指出，   
remap\_page\_range只能给予对保留的页和物理内存之上的物理地址的访问，当对非保留的页使用   
remap\_page\_range时，缺省的nopage处理控制映射被访问的虚地址处的零页。所以在分配内存后，就要对所分配的内存置保留位，它是通过函数mem\_map\_reserve实现的，它就是对相应物理页面置   
PG\_reserved标志位。

remap\_pfn\_range 通过你的页帧号来建立页表, 并映射到用户空间!  
一般情况是你的驱动分配一块内存,然后在驱动的mmap中使用这块内存的 物理地址转成页帧号, 再调用remap\_pfn\_range!  
1，假设你是通过kmalloc(),get\_free\_pages()等分配的，这种内存页是不能通过remap\_pfn\_range()映射出去的，要对 每个页面调用SetPageReserverd()标记为“保留”才可以，virt\_to\_phys()函数只是得到其物理地 址，remap\_pfn\_range()中的第三个参数是要求物理页便的“帧”号，即pfn,所以你的phys还要“> > PAGE\_SHIFT”操作   
2，假设你是通过vmalloc分配得来的，同上，不同的是要用vmalloc\_to\_pfn   
3，用kmalloc,get\_free\_pages，vmalloc分配的物理内存页面最好还是不要用remap\_pfn\_page方法，建议使用VMA的nopage方法   
4，对于这样的设备内存，最好对调用pgprot\_nocached(vma-> vm\_page\_prot)后传给remap\_pfn\_range，防止处理器缓存

==================================================================================

系统调用过程（详见： [ARM linux系统调用的实现原理][ARM linux]) ：  
 void\*  mmap(void \*, size\_t, int, int, int, off\_t);       //bionic/libc/unistd/mmap.c     (head file: bionic/libc/include/sys/mman.h)

void\*  \_\_mmap2(void\*, size\_t, int, int, int, size\_t);     // bionic/libc/arch-arm/syscalls/\_\_mmap2.S   ( \_\_NR\_mmap2 = \_\_NR\_SYSCALL\_BASE + 192 )

|    ( arch/arm/kernel/calls.S )

sys\_mmap2         // ( arch/arm/kernel/entry-common.S )

sys\_mmap\_pgoff            //( mm/mmap.c )          SYSCALL\_DEFINE6(mmap\_pgoff, )

do\_mmap\_pgoff(file, addr, len, prot, flags, pgoff);   //   mm/mmap.c

可能合并VMA  
否则新分配一个VMA  
然后  
error = file->f\_op->mmap(file, vma);  
就调用了驱动里的mmap        
这时候vma->vm\_pgoff = pgoff    (这个pgoff就是map(offset, len , fd ,...)  中的 offset ，当然经过处理了，PAGE\_SHIFT移来移去的)

=============================================================

以下是Camera mmap的一个例子：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  <SPAN style="FONT-SIZE: 13px">/\*! 
2.   \* V4L interface - mmap function 
3.   \* @param file        structure file \* 
4.   \* @param vma         structure vm\_area\_struct \* 
5.   \* @return status     0 Success, EINTR busy lock error, ENOBUFS remap\_page error 
6.   \*/  
7.  static int mxc\_mmap(struct file \*file, struct vm\_area\_struct \*vma)  
8.  \{  
9.  struct video\_device \*dev = video\_devdata(file);  
10. unsigned long size;  
11.      int res = 0;  
12.      cam\_data \*cam = video\_get\_drvdata(dev);  
13.      pr\_err("=============================camera mmap\\n");  
14.      pr\_err("In MVC:mxc\_mmap\\n");  
15.      pr\_err("   pgoff=0x%lx, start=0x%lx, end=0x%lx\\n",  
16.             vma->vm\_pgoff, vma->vm\_start, vma->vm\_end);  
17.      /\* make this \_really\_ smp-safe \*/  
18.      if (down\_interruptible(&cam->busy\_lock))  
19.                  return -EINTR;  
20.      size = vma->vm\_end - vma->vm\_start;  
21.      vma->vm\_page\_prot = pgprot\_writecombine(vma->vm\_page\_prot);  
22.      if (remap\_pfn\_range(vma, vma->vm\_start,  
23.                      vma->vm\_pgoff, size, vma->vm\_page\_prot)) \{  
24.            pr\_err("ERROR: v4l2 capture: mxc\_mmap: "  
25.                         "remap\_pfn\_range failed\\n");  
26.            res = -ENOBUFS;  
27.            goto mxc\_mmap\_exit;  
28.      \}  
29.      vma->vm\_flags &= ~VM\_IO;/\* using shared anonymous pages \*/  
30.      mxc\_mmap\_exit:  
31.      up(&cam->busy\_lock);  
32.      return res;  
33. \}</SPAN>

**\[cpp\]** [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1] [print][view plain 1] [?][view plain 1]

1.  <span style="font-size: 13px;">/\*! 
2.   \* V4L interface - mmap function 
3.   \* @param file        structure file \* 
4.   \* @param vma         structure vm\_area\_struct \* 
5.   \* @return status     0 Success, EINTR busy lock error, ENOBUFS remap\_page error 
6.   \*/  
7.  static int mxc\_mmap(struct file \*file, struct vm\_area\_struct \*vma)  
8.  \{  
9.  struct video\_device \*dev = video\_devdata(file);  
10. unsigned long size;  
11.      int res = 0;  
12.      cam\_data \*cam = video\_get\_drvdata(dev);  
13.      pr\_err("=============================camera mmap\\n");  
14.      pr\_err("In MVC:mxc\_mmap\\n");  
15.      pr\_err("   pgoff=0x%lx, start=0x%lx, end=0x%lx\\n",  
16.             vma->vm\_pgoff, vma->vm\_start, vma->vm\_end);  
17.      /\* make this \_really\_ smp-safe \*/  
18.      if (down\_interruptible(&cam->busy\_lock))  
19.                  return -EINTR;  
20.      size = vma->vm\_end - vma->vm\_start;  
21.      vma->vm\_page\_prot = pgprot\_writecombine(vma->vm\_page\_prot);  
22.      if (remap\_pfn\_range(vma, vma->vm\_start,  
23.                      vma->vm\_pgoff, size, vma->vm\_page\_prot)) \{  
24.            pr\_err("ERROR: v4l2 capture: mxc\_mmap: "  
25.                         "remap\_pfn\_range failed\\n");  
26.            res = -ENOBUFS;  
27.            goto mxc\_mmap\_exit;  
28.      \}  
29.      vma->vm\_flags &= ~VM\_IO;/\* using shared anonymous pages \*/  
30.      mxc\_mmap\_exit:  
31.      up(&cam->busy\_lock);  
32.      return res;  
33. \}</span>

/*! * V4L interface - mmap function * @param file structure file * * @param vma structure vm_area_struct * * @return status 0 Success, EINTR busy lock error, ENOBUFS remap_page error */ static int mxc_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma) { struct video_device *dev = video_devdata(file); unsigned long size; int res = 0; cam_data *cam = video_get_drvdata(dev); pr_err("=============================camera mmap\n"); pr_err("In MVC:mxc_mmap\n"); pr_err(" pgoff=0x%lx, start=0x%lx, end=0x%lx\n", vma->vm_pgoff, vma->vm_start, vma->vm_end); /* make this _really_ smp-safe */ if (down_interruptible(&cam->busy_lock)) return -EINTR; size = vma->vm_end - vma->vm_start; vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vma->vm_page_prot); if (remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_pgoff, size, vma->vm_page_prot)) { pr_err("ERROR: v4l2 capture: mxc_mmap: " "remap_pfn_range failed\n"); res = -ENOBUFS; goto mxc_mmap_exit; } vma->vm_flags &= ~VM_IO;/* using shared anonymous pages */ mxc_mmap_exit: up(&cam->busy_lock); return res; }

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

用户层调用：

mmap (NULL, mCaptureBuffers\[i\].length,PROT\_READ | PROT\_WRITE, MAP\_SHARED, fd\_v4l, mCaptureBuffers\[i\].phy\_offset);

**以下是抓取的Log：**

\[   46.355719\] =============================camera mmap

\[   46.360704\] In MVC:mxc\_mmap  
\[   46.363635\]    pgoff=0x93900, start=0x40c0f000, end=0x40cbf000  
\[   46.459041\] =============================camera mmap  
\[   46.464109\] In MVC:mxc\_mmap  
\[   46.466908\]    pgoff=0x93a00, start=0x40dbf000, end=0x40e6f000  
\[   46.569979\] =============================camera mmap  
\[   46.575116\] In MVC:mxc\_mmap  
\[   46.577927\]    pgoff=0x93b00, start=0x42692000, end=0x42742000  
\[   46.631274\] =============================camera mmap  
\[   46.636332\] In MVC:mxc\_mmap  
\[   46.639130\]    pgoff=0x93c00, start=0x42842000, end=0x428f2000  
\[   46.673606\] =============================camera mmap  
\[   46.678661\] In MVC:mxc\_mmap  
\[   46.681459\]    pgoff=0x93d00, start=0x429f2000, end=0x42aa2000

**拍照：**

\[ 1072.567111\] =============================camera mmap  
\[ 1072.572256\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1072.575093\]    pgoff=0x92c00, start=0x42692000, end=0x42952000  
\[ 1072.591292\] =============================camera mmap  
\[ 1072.596321\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1072.599119\]    pgoff=0x91000, start=0x42952000, end=0x42c12000  
\[ 1072.612007\] =============================camera mmap  
\[ 1072.616990\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1072.619852\]    pgoff=0x91400, start=0x42f25000, end=0x431e5000

**返回preview:**

\[ 1074.351975\] =============================camera mmap  
\[ 1074.357060\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1074.359895\]    pgoff=0x91700, start=0x40c0a000, end=0x40cba000  
\[ 1074.369823\] =============================camera mmap  
\[ 1074.374837\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1074.377635\]    pgoff=0x93900, start=0x40cc5000, end=0x40d75000  
\[ 1074.385910\] =============================camera mmap  
\[ 1074.390883\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1074.393713\]    pgoff=0x93e00, start=0x40d75000, end=0x40e25000  
\[ 1074.402028\] =============================camera mmap  
\[ 1074.407004\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1074.409808\]    pgoff=0x92b00, start=0x40e25000, end=0x40ed5000  
\[ 1074.417813\] =============================camera mmap  
\[ 1074.422813\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1074.425610\]    pgoff=0x91600, start=0x42692000, end=0x42742000

**切换到录像：**

\[ 1148.276637\] =============================camera mmap

\[ 1148.281664\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1148.284470\]    pgoff=0x92b00, start=0x40e00000, end=0x40e98000  
\[ 1148.293967\] =============================camera mmap  
\[ 1148.298943\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1148.301780\]    pgoff=0x93900, start=0x42323000, end=0x423bb000  
\[ 1148.311097\] =============================camera mmap  
\[ 1148.316121\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1148.318920\]    pgoff=0x93e00, start=0x423bb000, end=0x42453000  
\[ 1148.328422\] =============================camera mmap  
\[ 1148.333448\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1148.336246\]    pgoff=0x93c00, start=0x42453000, end=0x424eb000  
\[ 1148.346153\] =============================camera mmap  
\[ 1148.351130\] In MVC:mxc\_mmap  
\[ 1148.353981\]    pgoff=0x93d00, start=0x424eb000, end=0x42583000

==================================================================

# [利用mmap实现用户空间驱动的理解][mmap] #

[https_blog.csdn.net_ctthuangcheng_article_details_8674191]: https://blog.csdn.net/ctthuangcheng/article/details/8674191
[http_blog.163.com_xychenbaihu_yeah_blog_static_132229655201082753446602]: http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/132229655201082753446602/
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[http_www.ppkao.com_linux_2011_36566.html]: http://www.ppkao.com/linux/2011/36566.html
[ARM linux]: http://blog.csdn.net/hongtao_liu/article/details/4208895
[mmap]: http://www.yuanma.org/data/2008/0428/article_3019.htm