linux高端内存管理之临时内核映射
linux高端内存管理之临时内核映射临时内核映射区属于高端内存中的固定内核映射区中的一部分。当必须创建一个映射而当前的上下文又不能睡眠时，内核提供了临时映射（也就是所谓的原子映射）。有一组保留的映射，他们可以存放新创建的临时映射。内核可以原子地把高端内存中的一个页映射到某个保留的映射中。因此，临时映射可以用在不能睡眠的地方，比如中断处理程序中，因为获取映射时绝不会阻塞。
每个CPU都有他自己的窗口集合，他们用enum km_type数据结构表示。该数据结构中定义的每个符号，如KM_BOUNCE_READ、KM_USER0等标示了窗口的线性地址。view plaincopy to clipboardprint?enum km_type {
KMAP_D(0) KM_BOUNCE_READ,
KMAP_D(1) KM_SKB_SUNRPC_DATA,
KMAP_D(2) KM_SKB_DATA_SOFTIRQ,
KMAP_D(3) KM_USER0,
KMAP_D(4) KM_USER1,
KMAP_D(5) KM_BIO_SRC_IRQ,
KMAP_D(6) KM_BIO_DST_IRQ,
KMAP_D(7) KM_PTE0,
KMAP_D(8) KM_PTE1,
KMAP_D(9) KM_IRQ0,
KMAP_D(10)KM_IRQ1,
KMAP_D(11)KM_SOFTIRQ0,
KMAP_D(12)KM_SOFTIRQ1,
KMAP_D(13)KM_SYNC_ICACHE,
KMAP_D(14)KM_SYNC_DCACHE,
/* UML specific, for copy_*_user - used in do_op_one_page */
KMAP_D(15)KM_UML_USERCOPY,
KMAP_D(16)KM_IRQ_PTE,
KMAP_D(17)KM_NMI,
KMAP_D(18)KM_NMI_PTE,
KMAP_D(19)KM_TYPE_NR
};
enum km_type {
KMAP_D(0) KM_BOUNCE_READ,
KMAP_D(1) KM_SKB_SUNRPC_DATA,
KMAP_D(2) KM_SKB_DATA_SOFTIRQ,
KMAP_D(3) KM_USER0,
KMAP_D(4) KM_USER1,
KMAP_D(5) KM_BIO_SRC_IRQ,
KMAP_D(6) KM_BIO_DST_IRQ,
KMAP_D(7) KM_PTE0,
KMAP_D(8) KM_PTE1,
KMAP_D(9) KM_IRQ0,
KMAP_D(10) KM_IRQ1,
KMAP_D(11) KM_SOFTIRQ0,
KMAP_D(12) KM_SOFTIRQ1,
KMAP_D(13) KM_SYNC_ICACHE,
KMAP_D(14) KM_SYNC_DCACHE,
/* UML specific, for copy_*_user - used in do_op_one_page */
KMAP_D(15) KM_UML_USERCOPY,
KMAP_D(16) KM_IRQ_PTE,
KMAP_D(17) KM_NMI,
KMAP_D(18) KM_NMI_PTE,
KMAP_D(19) KM_TYPE_NR
};
在km_type中的每个符号（除了最后一个）都是固定映射的线性地址的一个下标。enum fixed_addressed数据结构包含符号FIX_KMAP_BEGIN和FIX_KMAP_END；把后者的值赋成下标FIX_KMAP_BEGIN+(KM_TYPE_NR*NR_CPUS)-1。在这种方式下，系统中的每个CPU都有KM_TYPE_NR个固定映射的线性地址。
view plaincopy to clipboardprint?enum fixed_addresses {
……
FIX_KMAP_BEGIN, /* reserved pte's for temporary kernel mappings */
FIX_KMAP_END = FIX_KMAP_BEGIN+(KM_TYPE_NR*NR_CPUS)-1,
……
}
enum fixed_addresses {
……
FIX_KMAP_BEGIN, /* reserved pte's for temporary kernel mappings */
FIX_KMAP_END = FIX_KMAP_BEGIN+(KM_TYPE_NR*NR_CPUS)-1,
……
} 临时内核映射的建立
内核调用kmap_atomic()函数view plaincopy to clipboardprint?用数学公式来避免混乱，他空间有限且虚拟地址固定，这意味着他映射的内存空间不能被
长时间占用，而不被unmap，在效率上比kmap提升不少，然而他和kmap不是用于统一
场合的，
**/
void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type)
{
return kmap_atomic_prot(page, type, kmap_prot);
}
用数学公式来避免混乱，他空间有限且虚拟地址固定，这意味着他映射的内存空间不能被
长时间占用，而不被unmap，在效率上比kmap提升不少，然而他和kmap不是用于统一
场合的，
**/
void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type)
{
return kmap_atomic_prot(page, type, kmap_prot);
}view plaincopy to clipboardprint?/*
* kmap_atomic/kunmap_atomic is significantly faster than kmap/kunmap because
* no global lock is needed and because the kmap code must perform a global TLB
* invalidation when the kmap pool wraps.
*
* However when holding an atomic kmap it is not legal to sleep, so atomic
* kmaps are appropriate for short, tight code paths only.
*/
void *kmap_atomic_prot(struct page *page, enum km_type type, pgprot_t prot)
{
enum fixed_addresses idx;
unsigned long vaddr;
/* even !CONFIG_PREEMPT needs this, for in_atomic in do_page_fault */
/**原子映射是基于每个cpu的，因此在当前cpu上应用抢占，直到unmap的时候才
开启，这样不会导致原子映射的重入了，
*/
pagefault_disable();
if (!PageHighMem(page))
return page_address(page);
/* 递增type，保证下面公式起作用 */
debug_kmap_atomic(type);
/*
kernel可以在多个cpu上同时运行不同的task，然而他们共同使用一个内存地址空间，
也就是说，内存空间对于多个cpu看到的是同一个，该函数使用的是地址空间中顶部的
一小段地址空间，也就是临时映射区，内核逻辑将这一小段地址空间分成若干各节
每一节的大小是一个页面的大小，可以映射一个页面，根据公用地址空间的原理
所有的cpu共同使用这些节，因此如何能保证N个cpu调用此函数不会将page映射到 一个地址呢，这就是这个数学公式所起到的作用
*/
idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();
vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);
/*这里为什么是减法
越靠前的枚举项对应的线性地址越靠后*/
BUG_ON(!pte_none(*(kmap_pte-idx)));
/*设置pte*/
set_pte(kmap_pte-idx, mk_pte(page, prot));
return (void *)vaddr;
}
/*
* kmap_atomic/kunmap_atomic is significantly faster than kmap/kunmap because
* no global lock is needed and because the kmap code must perform a global TLB
* invalidation when the kmap pool wraps.
*
* However when holding an atomic kmap it is not legal to sleep, so atomic
* kmaps are appropriate for short, tight code paths only.
*/
void *kmap_atomic_prot(struct page *page, enum km_type type, pgprot_t prot)
{
enum fixed_addresses idx;
unsigned long vaddr;
/* even !CONFIG_PREEMPT needs this, for in_atomic in do_page_fault */
/**原子映射是基于每个cpu的，因此在当前cpu上应用抢占，直到unmap的时候才
开启，这样不会导致原子映射的重入了，
*/
pagefault_disable();
if (!PageHighMem(page))
return page_address(page);
/* 递增type，保证下面公式起作用 */
debug_kmap_atomic(type);
/*
kernel可以在多个cpu上同时运行不同的task，然而他们共同使用一个内存地址空间，
也就是说，内存空间对于多个cpu看到的是同一个，该函数使用的是地址空间中顶部的
一小段地址空间，也就是临时映射区，内核逻辑将这一小段地址空间分成若干各节
每一节的大小是一个页面的大小，可以映射一个页面，根据公用地址空间的原理
所有的cpu共同使用这些节，因此如何能保证N个cpu调用此函数不会将page映射到 一个地址呢，这就是这个数学公式所起到的作用
*/
idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();
vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);
/*这里为什么是减法
越靠前的枚举项对应的线性地址越靠后*/
BUG_ON(!pte_none(*(kmap_pte-idx)));
/*设置pte*/
set_pte(kmap_pte-idx, mk_pte(page, prot));
return (void *)vaddr;
}view plaincopy to clipboardprint?#define __fix_to_virt(x) (FIXADDR_TOP - ((x) << PAGE_SHIFT))
#define __fix_to_virt(x) (FIXADDR_TOP - ((x) << PAGE_SHIFT)) 撤销临时映射
kunmap_atomic()，这个函数减少当前进程的preempt_count;因此，如果在请求临时内核映像之前能抢占内核控制路径，那么在同一个映像被撤销后可以再次抢占。
谢谢分享
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