Linux内核zero-copy小试牛刀（加注释）

淩亂°似流年 2022-08-18 00:50 102阅读 0赞

本文所涉及到的源代码为 wheelz原创，freas\_1990加工整理。转载请标明出处：http://blog.csdn.net/freas\_1990/article/details/19653015

偶然在网上偶然翻到一篇 wheelz在多年前写的通过mmap + /dev/mem + 共享内存来实现zero-copy的文章， wheelz在网上已经很久没路面了，本文 简单加批注如下。

模块程序：

#include <linux/init.h>
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/kernel.h>
    #include <linux/mm.h>
    
    MODULE_LICENSE("GPL");
    MODULE_AUTHOR("Wheelz");
    MODULE_DESCRIPTION("mmap demo");
    
    static unsigned long p = 0;
    static int __init init(void) {
      //分配共享内存（一个页面）
      p = __get_free_pages(GFP_KERNEL, 0);
      SetPageReserved(virt_to_page(p));
      //这里的地址会被记录到/var/log/message文件里面去，
      //用户空间的程序里的读取地址是人工从该文件里面“看”出来，然后再手工添加到代码里去
      printk("<1> p = 0x%08x\n", p);
      //在共享内存中写上一个字符串
      strcpy(p, "Hello world!\n");
      return 0;
    }
    
    static void __exit fini(void) {
      ClearPageReserved(virt_to_page(p));
      free_pages(p, 0);	
    }
    
    module_init(init);
    module_exit(fini);

用户态程序：

#include <sys/mman.h> 
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h> 
    #include <stdio.h> 
    
    #define PAGE_SIZE (4*1024)
    #define PAGE_OFFSET		0xc0000000
    #define KERNEL_VIRT_ADDR	0xc5e3c000    //这个地址需要读取/var/log/message查看，每台机器每次运行都需要修改
    
    int main() { 
      char *buf; 
      int fd; 
      unsigned long phy_addr; 
      //这里的/dev/mem是整个物理地址空间的映射
      fd=open("/dev/mem",O_RDWR); 
      if(fd == -1)
        perror("open");
      phy_addr=KERNEL_VIRT_ADDR - PAGE_OFFSET; 
      //通过mmap映射物理地址到user space的虚拟地址
      //由于/dev/mem映射的是物理地址空间，所以start设置为NULL，这样offset就可以直接设置成物理地址。
      buf=mmap(NULL, PAGE_SIZE, 
        PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, 
        fd, phy_addr); 
      if(buf == MAP_FAILED)
        perror("mmap");
      puts(buf);//打印共享内存的内容
      munmap(buf,PAGE_SIZE); 
      close(fd); 
      return 0; 
    }

Makefile如下：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
        obj-m:=mod.o
    else
          KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
    all:
      make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
    clean:
      make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
    endif

运行用户态程序的时候，可能会报一个莫名其妙的错误：

mmap: Operation not permitted
    segmentation fault

这个问题是内核配置引起的，把以下三个选项设置下：

CONFIG_STRICT_DEVMEM=n
    CONFIG_X86_PAT=n
    CONFIG_EXPERT=y

最后再附上module的常用命令：

加载名字为mod的模块

#insmod ./mod

查看名为mod的module

#lsmod |grep "mod"

删除名为mod的模块

#lsmod |grep "mod"