Linux 内存映射函数 mmap（）函数详解

void * mmap(void *start, size_t length, int prot , int flags, int fd, off_t offset)

start：要映射到的内存区域的起始地址，通常都是用NULL（NULL即为0）。NULL表示由内核来指定该内存地址

length：要映射的内存区域的大小

prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通过or运算合理地组合在一起
PROT_EXEC //页内容可以被执行
PROT_READ  //页内容可以被读取
PROT_WRITE //页可以被写入
PROT_NONE  //页不可访问

flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个以下位的组合体
MAP_FIXED ：使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。
MAP_SHARED ：对映射区域的写入数据会复制回文件内, 而且允许其他映射该文件的进程共享。
MAP_PRIVATE ：建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。
MAP_DENYWRITE ：这个标志被忽略。
MAP_EXECUTABLE ：同上
MAP_NORESERVE ：不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。
MAP_LOCKED ：锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。
MAP_GROWSDOWN ：用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。
MAP_ANONYMOUS ：匿名映射，映射区不与任何文件关联。
MAP_ANON ：MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。
MAP_FILE ：兼容标志，被忽略。
MAP_32BIT ：将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。
MAP_POPULATE ：为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。
MAP_NONBLOCK ：仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。

fd：文件描述符（由open函数返回）

offset：表示被映射对象（即文件）从那里开始对映，通常都是用0。 该值应该为大小为PAGE_SIZE的整数倍

EACCES：访问出错
EAGAIN：文件已被锁定，或者太多的内存已被锁定
EBADF：fd不是有效的文件描述词
EINVAL：一个或者多个参数无效
ENFILE：已达到系统对打开文件的限制
ENODEV：指定文件所在的文件系统不支持内存映射
ENOMEM：内存不足，或者进程已超出最大内存映射数量
EPERM：权能不足，操作不允许
ETXTBSY：已写的方式打开文件，同时指定MAP_DENYWRITE标志
SIGSEGV：试着向只读区写入
SIGBUS：试着访问不属于进程的内存区

int munmap(void *start, size_t length)

start：要取消映射的内存区域的起始地址

length：要取消映射的内存区域的大小。

int msync(const void *start, size_t length, int flags); 

start：要进行同步的映射的内存区域的起始地址。
length：要同步的内存区域的大小
flag:flags可以为以下三个值之一： 
MS_ASYNC : 请Kernel快将资料写入。 
MS_SYNC : 在msync结束返回前，将资料写入。 
MS_INVALIDATE : 让核心自行决定是否写入，仅在特殊状况下使用

#include <linux/miscdevice.h>
 #include <linux/delay.h>
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/mm.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include <linux/types.h>
 #include <linux/delay.h>
 #include <linux/moduleparam.h>
 #include <linux/slab.h>
 #include <linux/errno.h>
 #include <linux/ioctl.h>
 #include <linux/cdev.h>
 #include <linux/string.h>
 #include <linux/list.h>
 #include <linux/pci.h>
 #include <linux/gpio.h>
 
 
 #define DEVICE_NAME "mymap"
 
 
 static unsigned char array[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
 static unsigned char *buffer;
 
 
 static int my_open(struct inode *inode, struct file *file)
 {
     return 0;
 }
 
 
 static int my_map(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
 {    
     unsigned long page;
     unsigned char i;
     unsigned long start = (unsigned long)vma->vm_start;
     //unsigned long end =  (unsigned long)vma->vm_end;
     unsigned long size = (unsigned long)(vma->vm_end - vma->vm_start);
 
     //得到物理地址
     page = virt_to_phys(buffer);    
     //将用户空间的一个vma虚拟内存区映射到以page开始的一段连续物理页面上
     if(remap_pfn_range(vma,start,page>>PAGE_SHIFT,size,PAGE_SHARED))//第三个参数是页帧号，由物理地址右移PAGE_SHIFT得到
         return -1;
 
     //往该内存写10字节数据
     for(i=0;i<10;i++)
         buffer[i] = array[i];
     
     return 0;
 }
 
 
 static struct file_operations dev_fops = {
     .owner    = THIS_MODULE,
     .open    = my_open,
     .mmap   = my_map,
 };
 
 static struct miscdevice misc = {
     .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
     .name = DEVICE_NAME,
     .fops = &dev_fops,
 };
 
 
 static int __init dev_init(void)
 {
     int ret;    
 
     //注册混杂设备
     ret = misc_register(&misc);
     //内存分配
     buffer = (unsigned char *)kmalloc(PAGE_SIZE,GFP_KERNEL);
     //将该段内存设置为保留
     SetPageReserved(virt_to_page(buffer));
 
     return ret;
 }
 
 
 static void __exit dev_exit(void)
 {
     //注销设备
     misc_deregister(&misc);
     //清除保留
     ClearPageReserved(virt_to_page(buffer));
     //释放内存
     kfree(buffer);
 }
 
 
 module_init(dev_init);
 module_exit(dev_exit);
 MODULE_LICENSE("GPL");
 MODULE_AUTHOR("LKN@SCUT");

#include <unistd.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <linux/fb.h>
 #include <sys/mman.h>
 #include <sys/ioctl.h> 
 
 #define PAGE_SIZE 4096
 
 
 int main(int argc , char *argv[])
 {
     int fd;
     int i;
     unsigned char *p_map;
     
     //打开设备
     fd = open("/dev/mymap",O_RDWR);
     if(fd < 0)
     {
         printf("open fail\n");
         exit(1);
     }
 
     //内存映射
     p_map = (unsigned char *)mmap(0, PAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd, 0);
     if(p_map == MAP_FAILED)
     {
         printf("mmap fail\n");
         goto here;
     }
 
     //打印映射后的内存中的前10个字节内容
     for(i=0;i<10;i++)
         printf("%d\n",p_map[i]);
     
 
 here:
     munmap(p_map, PAGE_SIZE);
     return 0;
 }