驱动程序中的物理内存通过mmap机制映射到用户空间,用户空间得到虚拟内存地址然后进行相关数据的读写操作

引言

在用户空间中，我们并不能直接访问驱动程序空间中的数据，但有时用read和write函数去调用驱动中的read操作函数和write操作函数会感觉麻烦且低效，这个时候我们可以先把驱动程序中的数据的物理内存地址得到，然后再利用用户空间中的内核函数mmap和内核空间中的函数remap_pfn_range映射到用户空间中，映射完成后就得到了数据的虚拟地址的指针，然后就可以用指针的形式对数据进行操作了。

完整源代码

驱动程序hello_drv.c中的代码

#include <linux/module.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <asm/pgtable.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/slab.h>

/* 1. 确定主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static char *kernel_buf;
static struct class *hello_class;
static int bufsiz = 1024*2;

#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)

/* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
   
	int err;
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(bufsiz, size));
	return MIN(bufsiz, size);
}

static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
   
	int err;
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));
	return MIN(1024, size);
}

static int hello_drv_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
{
   
	/* 获得物理地址 */
	unsigned long phy = virt_to_phys(kernel_buf);

	/* 设置Cache(高速缓存)属性*/
	// vma->vm_page_prot = pgprot_writecombine(vma->vm_page_prot);

	/* 设置Cache(高速缓存)属性 */
	vma->vm_page_prot = pgprot_noncached(vma->vm_page_prot);

	/* map */
	if (remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, phy >> PAGE_SHIFT,
			    vma->vm_end - vma->vm_start, vma->vm_page_prot)) {
   
		printk("mmap remap_pfn_range failed\n");
		return -ENOBUFS;
	}

	return 0;
}

static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file