探秘linux ioremap：物理地址映射的奥秘 (linux ioremap)
探秘Linux ioremap：物理地址映射的奥秘
Linux操作系统已经成为世界上最广泛使用的操作系统之一，它具有高度的可定制性和多线程优化，是开发人员和运维人员的首选之一。尽管Linux在应用程序开发、安全性以及系统性能等方面达到了惊人的高度，但是针对硬件的处理却仍然是非常复杂的。虽然Linux可以通过文件系统或映射文件的方式访问外部硬件，但是这种方式并不是最为高效的。因此，Linux内核特别提供了一个叫做 ioremap() 的功能来处理这个问题。
性质和用途
ioremap()是Linux内核提供给系统开发人员的一种机制，用来映射物理地址空间到虚拟地址空间。具体的来说，ioremap()可以将从内核访问的物理地址转换为在用户空间下可用的虚拟地址。这个转换的过程实际上涉及到对某些特殊内存区域进行访问，因此必须谨慎地处理这个过程。
在Linux中，访问一些系统资源，如带有Memory-Mapped I/O、Direct Memory Access、系统缓存等的硬件设备，需要直接访问物理内存地址，而不能使用标准的Linux系统调用。这是因为在这些场景下，访问效率非常的关键。因此，Linux内核提供了ioremap()这个接口，它可以直接访问物理内存地址。正是因为它具有这种特殊性质，所以ioremap()是Linux内核开发人员不可或缺的工具之一。
内部机制
ioremap()函数的具体实现和具体的架构息息相关。 Linux 内核体系结构非常复杂，所以涉及到不同架构的计算机时，可能会出现平台相关性问题。但是，不管是哪一种架构，ioremap() 都是通过直接地址映射的方式将物理地址映射到虚拟地址空间的。
当系统开发人员需要使用ioremap()函数时，首先需要向系统内核请求一个虚拟地址。内核会为调用者分配并返回一个适当的虚拟地址。系统内核在返回的虚拟地址中记录了映射位置以及相关信息，以便在需要的时候该函数可以返回正确的地址。
此时ioremap()函数已经在虚拟地址空间中设置了要关联的范围和属性，当需要读取一个特定硬件设备的值时，开发人员在确定了正确的物理地址之后，使用ioremap()函数将其映射到虚拟地址。一个已经映射的物理地址所对应的虚拟地址是通过读取对应的寄存器来响应的。这个过程很快，而且可以在通过虚拟地址指针读取或写入为硬件保留的寄存器的同时，实际上是在读取或写入内存中对应的值。
iolist()函数是Linux内核提供给系统开发人员的一种高效的机制，用于将物理地址转换为用户可访问的虚拟地址。在Linux内核中，访问某些系统资源需要直接访问物理内存地址，这时必须使用特殊的方法来实现，而iolist()正是为此而生。虽然iolist()在不同架构的机器上需要进行平台相关性的处理，但是它在提高系统性能和优化系统开发方面的作用是不可小觑的。
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在Linux内核中,注册字符设备驱动程序的函数是?
字符设备驱动程序框架 1、写出open、write函数 2、告诉内核 1）、定义一个struct file_operations结构并填充好 static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = first_drv_open, .write = first_drv_write, }; 2）、把struct file_operations结构体告诉内核 major = register_chrdev(0, “first_drv”, &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核相关参数：之一个，设备号，0自动分配主设备号，否则为主设备号0－255 第二个：设备名第灶销二个：struct file_operations结构体 4）、register_chrdev由谁调用（入口函数调用） static int first_drv_init(void) 5）、入口函数须使用内核宏来修饰 module_init(first_drv_init); module_init会定义一个结构体，这个结构体里面有一个函数指针指向first_drv_init这个函数，当我们加载或安装一个驱动时，内核会自动找到这个结构体，然后调用里面的函数指针，这个函数指针指向first_drv_init这个函数，first_drv_init这个函数就是把struct file_operations结构体告诉内核 6）、有入口函数就有出口函数 module_exit(first_drv_exit); 最后加上协议 MODULE_LICENSE(“GPL”); 3、mdev根据系统信息自动创建设备节点： 每次写驱动都要手动创建设备文件过于麻烦，使用设备管理文件系统则方便很多。在2.6的内核以前一直使用的是devfs，但是它存在许多缺陷。它创建了大量的设备文件，其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性，比如U盘即可能对应sda，又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。2.6之后的内核引入了sysfs文件系统，它挂载在/sys上，配合udev使用，可以很好的完成devfs的功能，并弥补了那些缺点。（这里说一下，当今内核已经使用隐物游netlink了）。 udev是用户空间的一个应用程序，在嵌入式中用的是mdev，mdev在busybox中。mdev是udev的精简版。首先在busybox中添加支持mdev的选项： Linux System Utilities —> mdev Support /etc/mdev.conf Support subdirs/symlinks Support regular expressions substitutions when renaming device Support command execution at device addition/removal 然后修改/etc/init.d/rcS: echo /蚂乎in/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug /in/mdev -s 执行mdev -s ：以‘-s’为参数调用位于 /in目录写的mdev（其实是个链接，作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它），mdev扫描 /sys/class 和 /sys/block 中所有的类设备目录，如果在目录中含有名为“dev”的文件，且文件中包含的是设备号，则mdev就利用这些信息为这个设备在/dev 下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次 “mdev -s”。热插拔事件：由于启动时运行了命 令：echo /in/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug ，那么当有热插拔事件产生时，内核就会调用位于 /in目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的 ACTION 和 DEVPATH，来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否“dev”的属性文件，如果有就利用这些信息为 这个设备在/dev 下创建设备节点文件重新打包文件系统，这样/sys目录，/dev目录就有东西了下面是create_class的原型： #define class_create(owner, name) / ({ / static struct lock_class_key __key; / __class_create(owner, name, &__key); / }) extern struct class * __must_check __class_create(struct module *owner, const char *name, struct lock_class_key *key); class_destroy的原型如下： extern void class_destroy(struct class *cls); device_create的原型如下： extern struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, …) __attribute__((format(printf, 5, 6))); device_destroy的原型如下： extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt); 具体使用如下，可参考后面的实例： static struct class *firstdrv_class; static struct class_device *firstdrv_class_dev; firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, “firstdrv”); firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, “xyz”); /* /dev/xyz */ class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); 下面再来看一下应用程序如何找到这个结构体的在应用程序中我们使用open打开一个设备：如：open(/dev/, O_RDWR); 有一个属性，如字符设备为c,后面为读写权限，还有主设备名、次设备名，我们注册时 通过register_chrdev(0, “first_drv”, &first_drv_fops)（有主设备号，设备名，struct file_operations结构体）将first_drv_fops结构体注册到内核数组chrdev中去的，结构体中有open,write函数，那么应用程序如何找到它的，事实上是根据打开的这个文件的属性中的设备类型及主设备号在内核数组chrdev里面找到我们注册的first_drv_fops，实例代码： #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include static struct class *firstdrv_class; static struct class_device *firstdrv_class_dev; volatile unsigned long *gpfcon = NULL; volatile unsigned long *gpfdat = NULL; static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { //printk(“first_drv_open\n”); /* 配置GPF4,5,6为输出 */ *gpfcon &= ~((0x3); return 0; } if (strcmp(argv, “on”) == 0) { val = 1; } else { val = 0; } write(fd, &val, 4); return 0; }linux ioremap的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于linux ioremap,探秘linux ioremap：物理地址映射的奥秘,在Linux内核中,注册字符设备驱动程序的函数是?的信息别忘了在本站进行查找喔。
