调用 mmap() 时如何获取 Linux 中设备内字段的偏移量

Question

我目前正在 Linux 设备驱动程序中实现 mmap()。

基本上，假设已经定义了一个名为 data 的结构。我的设备的结构定义如下，

struct test_dev{
    struct cdev cdev;
    struct mutex lock;
    struct data *data;
};

在设备的open()方法中，data是通过调用vmalloc()分配的。假设我想让用户调用mmap()映射到数据字段，用户需要知道data字段的offset：

int fd = open("/dev/testdev", O_RDWR);
int ret = mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, offset);

我在尝试找到 data 的偏移量时卡住了。

我查看了 mmap() 的联机帮助页，它说

The contents of a file mapping (as opposed to an anonymous mapping; see MAP_ANONYMOUS below), are initialized using length bytes starting at offset offset in the file (or other object) referred to by the file descriptor fd.

Q1：由于data字段是使用vmalloc()分配的，它在高端内存中，但是test_dev结构是使用kmalloc()分配的，它在低内存中memory, addr(data) - addr(test_dev) 小于0。因此，我们不能以这种方式计算偏移量。我可以知道是否有另一种方法来获取 offset，以便用户可以使用此 offset 到 mmap() 到 data 字段？

Q2：如果 data 字段是使用 kmalloc() 分配的，vmalloc() 方法之间会有什么区别吗？

在Linux Device Drivers中声明kmalloc()返回的内存地址也是虚拟地址，位于低位内存。我不确定使用“addr(data) - addr(test_dev)”是否有效。以我自己的理解，不太可能行得通。

此外，由于kmalloc() manpage说kmalloc()是内核中为小于页面大小的对象分配内存的正常方法，因此在实现mmap()时，我们可能不会选择映射到 kmalloc() 返回的地址，因为 mmap() 映射到页面边界。

Answer 1

偏移量被传递给您在设备驱动程序中编写的 mmap 处理程序。你可以把它当作一个任意的 off_t 参数，这意味着你想要的任何东西。忽略它并始终 mmap data。或者将它用作从 data 开始的偏移量，这可能是您的驱动程序最正确的语义。

驱动程序初始化时 kmalloc() 调用的结构与 mmap 无关。 offset 不是距此结构开头的偏移量。

要映射 vmalloc 内存，您需要获取每个页面，因为它们不连续，并将其添加到 vma。参见 vmalloc_to_page 和 vm_insert_page。

调用 mmap() 时如何获取 Linux 中设备内字段的偏移量

How to get the offset of a field within a device in Linux when calling mmap()

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