目录

• FIXMAP 分配器原理

• FIXMAP 分配器使用

• FIXMAP 分配器实践

• FIXMAP 源码分析

• FIXMAP 分配器调试

• FIXMAP 分配进阶研究

• FIXMAP 时间轴

• FIXMAP 历史补丁

• FIXMAP API

• 附录/捐赠

FIXMAP 分配器原理

FIXMAP 内存分配器是一个用于维护、分配和释放 FIXMAP 虚拟内存区域的管理器。 在 Linux 内核虚拟内存中，划分了一段虚拟内存，这段虚拟内存起始于 FIXADDR_START, 终止于 FIXADDR_TOP. FIXMAP 管理器将这段虚拟内存均分成 “__end_of_permanent_fixed_addresses” 个内存块，每个内存块对应的虚拟地址 都可以通过一个索引值进行转换。于是 FIXMAP 分配器使用索引就可以获得对应的虚 拟地址:

#define __fix_to_virt(x)        (FIXADDR_TOP - ((x) << PAGE_SHIFT))
#define __virt_to_fix(x)        ((FIXADDR_TOP - ((x)&PAGE_MASK)) >> PAGE_SHIFT)

在有的体系结构中，内核初始化早期，由于基础内存分配器还未建立，系统只是简单 建立了线性区页表。对于此时需要初始化特定外围设备时，就需要将内核的虚拟地址 与外围的物理地址建立页表，这样内核才能访问外围设备。对于这种情况，内核就可以 使用 KMAP 分配器分配一个可用的内核虚拟地址，然后与外围设备的物理地址建立映 射，这样内核就可以访问外设完成特定的任务. Linux 在源码阶段就定义可以规划 KMAP 区域每个虚拟地址的用途，也就是规定了一个固定的虚拟地址映射一个固定的 物理地址，因此固定映射就是从这里来的。例如在 I386 体系里，KMAP 虚拟内存区 的规划如下:

enum fixed_addresses {
        FIX_HOLE,
        FIX_VSYSCALL,
#ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
        FIX_APIC_BASE,  /* local (CPU) APIC) -- required for SMP or not */
#endif
#ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
        FIX_IO_APIC_BASE_0,
        FIX_IO_APIC_BASE_END = FIX_IO_APIC_BASE_0 + MAX_IO_APICS-1,
#endif
#ifdef CONFIG_X86_VISWS_APIC
        FIX_CO_CPU,     /* Cobalt timer */
        FIX_CO_APIC,    /* Cobalt APIC Redirection Table */
        FIX_LI_PCIA,    /* Lithium PCI Bridge A */
        FIX_LI_PCIB,    /* Lithium PCI Bridge B */
#endif
#ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
        FIX_F00F_IDT,   /* Virtual mapping for IDT */
#endif
#ifdef CONFIG_X86_CYCLONE_TIMER
        FIX_CYCLONE_TIMER, /*cyclone timer register*/
#endif
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
        FIX_KMAP_BEGIN, /* reserved pte's for temporary kernel mappings */
        FIX_KMAP_END = FIX_KMAP_BEGIN+(KM_TYPE_NR*NR_CPUS)-1,
#endif
#ifdef CONFIG_ACPI
        FIX_ACPI_BEGIN,
        FIX_ACPI_END = FIX_ACPI_BEGIN + FIX_ACPI_PAGES - 1,
#endif
#ifdef CONFIG_PCI_MMCONFIG
        FIX_PCIE_MCFG,
#endif
        __end_of_permanent_fixed_addresses,
        /* temporary boot-time mappings, used before ioremap() is functional */
        FIX_BTMAP_END = __end_of_permanent_fixed_addresses,
        FIX_BTMAP_BEGIN = FIX_BTMAP_END + NR_FIX_BTMAPS - 1,
        FIX_WP_TEST,
        __end_of_fixed_addresses

正如上面代码所规划的，FIX_VSYSCALL 的索引是 1，就可以通过 FIXMAP 分配器提供 的 “__fix_to_virt()” 函数获得指定的虚拟内存，这些都是编写代码阶段就可以定 义的内容，等系统运行的时候，系统会将 FIX_VSYSCALL 对应的虚拟地址与物理地址 建立固定的映射，这样系统只要访问 FIX_VSYSCALL 的虚拟地址就可以访问到实际的 物理地址. 因此称这类映射为 Permanent Fixmap Address “永久映射”.

在 FIXMAP 虚拟区内，存在一段虚拟区域，该区域的索引从 FIX_KMAP_BEGIN 到 FIX_KMAP_END, 这段虚拟内存区与永久映射不同，而与 KMAP 类似，属于 “Temporary Fixmap Addresses”, 内核为什么要设置这么一段虚拟内存呢? 内核 为每个 CPU 预留一段虚拟内存，预留的虚拟内存用于指定的任务，即 KM_BOUNCE_READ、 KM_USER0 或者 KM_USER1 等，这些虚拟内存固定用于指定的任务，但与其他固定映射 不同的是这些虚拟地址没有固定的物理地址，因此内核在完成特定的任务时需要为 其分配物理地址并进行页表映射，因此这类虚拟内存的特定就是虚拟地址固定而物理 地址不固定。

综上所述，FIXMAP 内存管理器管理的是虚拟地址固定但物理地址不一定固定的虚拟 内存区域. 因此对于内核初始化早期，内存管理器并未创建的时候，可以使用 FIXMAP 分配器将固定的虚拟地址与固定的物理地址进行永久的映射，待系统初始化完毕之后， 内核可以使用 FIXMAP 分配器为固定的虚拟地址分配动态申请的物理内存来完成指定 的任务，任务完成之后将解除页表映射，释放物理地址。期间内核也可以使用固定的 虚拟地址访问固定的外围设备地址.

与其他内存分配器的差异

与 SLAB/SLUB/SLOB 内存分配器相比，FIXMAP 分配器分配的虚拟地址是固定给特定 任务使用的，而 SLAB/SLUB/SLOB 分配的内存则是给任意申请者使用. FIXMAP 映射 的物理地址可以永久不变的，也可以是动态申请的. SLAB/SLUB/SLOB 映射的物理 地址则是线性固定的。

与 KMAP 分配器相比，FIXMAP 分配的虚拟地址是固定给特定任务使用的，而 KMAP 分配的虚拟内存则是给任意申请者的。KMAP 的虚拟地址和物理地址之间映射是短暂 的，FIXMAP 的虚拟地址和物理地址之间的映射可以是永久的，也可以是短暂的.

与 VMALLOC 分配器相比，FIXMAP 分配器的虚拟地址是固定给特定任务使用，而 VMALLOC 分配的虚拟地址则是给任意调用者的. VMALLOC 分配的虚拟地址和物理地址 之间的映射是动态的，而 FIXMAP 的虚拟地址和物理地址之间的映射可以是永久的， 也可以是短暂的.

FIXMAP 的优点

虚拟地址是固定的，对应永久映射的部分只要建立映射，就可以永久使用.

FIXMAP 的缺点

空间有限.

FIXMAP 分配器使用

• 基础用法介绍

• FIXMAP 永久映射使用

• FIXMAP 临时映射使用

基础用法介绍

FIXMAP 分配器提供了用于分配和释放虚拟内存的相关函数接口:

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

FIXMAP 永久映射使用

从 FIXMAP 区域内存分配、使用和释放虚拟内存，开发者可以参考如下代码:

#include <linux/mm.h>
#include <linux/highmem.h>
#include <asm/fixmap.h>

/* FIX Phys Addr */
#define FIX_APIC_ADDR 0xffe00000

static int TestCase_kmap(void)
{
	unsigned long apic_virt = fix_to_virt(FIX_APIC_BASE);
	unsigned long val;

	/* FIXMAP */
	set_fixmap_nocache(apic_virt, FIX_APIC_ADDR);

	/* Read/Write */
	val = *apic_virt;

        return 0;
}

FIXMAP 临时映射使用

从 FIXMAP 区域内存分配、使用和释放虚拟内存，开发者可以参考如下代码:

#include <linux/mm.h>
#include <linux/highmem.h>
#include <asm/fixmap.h>

static int TestCase_fixmap(void)
{
        struct page *page;
        void *addr;

        /* alloc */
        page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
        if (!page || !PageHighMem(page)) {
                printk("%s alloc_page() failed.\n", __func__);
                return -ENOMEM;
        }

        /* Fixmap */
	addr = kmap_atomic(page, KM_USER0);

        sprintf((char *)addr, "BiscuitOS-%s", __func__);
        printk("[%#lx] %s\n", (unsigned long)addr, (char *)addr);

	/* Unmap */
	kunmap_atomic(addr, KM_USER0);
        __free_page(page);
        return 0;
}

FIXMAP 分配器实践

• 实践准备

• 实践部署

• 实践执行

• 实践建议

• 测试建议

实践准备

本实践是基于 BiscuitOS Linux 5.0 ARM32 环境进行搭建，因此开发者首先 准备实践环境，请查看如下文档进行搭建:

• BiscuitOS Linux 5.0 ARM32 环境部署

实践部署

准备好基础开发环境之后，开发者接下来部署项目所需的开发环境。由于项目 支持多个版本的 FIXMAP，开发者可以根据需求进行选择，本文以 linux 2.6.12 版本的 FIXMAP 进行讲解。开发者使用如下命令:

cd BiscuitOS/
make linux-5.0-arm32_defconfig
make menuconfig

选择并进入 “[*] Package —>” 目录。

选择并进入 “[*] Memory Development History —>” 目录。

选择并进入 “[*] FIXMAP Allocator —>” 目录。

选择 “[*] FIXMAP on linux 2.6.12 —>” 目录，保存并退出。接着执行如下命令:

make

成功之后将出现上图的内容，接下来开发者执行如下命令以便切换到项目的路径:

cd BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12
make download

至此源码已经下载完成，开发者可以使用 tree 等工具查看源码:

arch 目录下包含内存初始化早期，与体系结构相关的处理部分。mm 目录下面包含 了与各个内存分配器和内存管理行为相关的代码。init 目录下是整个模块的初始化 入口流程。modules 目录下包含了内存分配器的使用例程和测试代码. fs 目录下 包含了内存管理信息输出到文件系统的相关实现。入口函数是 init/main.c 的 start_kernel()。

如果你是第一次使用这个项目，需要修改 DTS 的内容。如果不是可以跳到下一节。 开发者参考源码目录里面的 “BiscuitOS.dts” 文件，将文件中描述的内容添加 到系统的 DTS 里面，”BiscuitOS.dts” 里的内容用来从系统中预留 100MB 的物理 内存供项目使用，具体如下:

开发者将 “BiscuitOS.dts” 的内容添加到:

BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/linux/linux/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dts

添加完毕之后，使用如下命令更新 DTS:

cd BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12
make kernel

实践执行

环境部署完毕之后，开发者可以向通用模块一样对源码进行编译和安装使用，使用 如下命令:

cd BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12
make

以上就是模块成功编译，接下来将 ko 模块安装到 BiscuitOS 中，使用如下命令:

cd BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12
make install
make pack

以上准备完毕之后，最后就是在 BiscuitOS 运行这个模块了，使用如下命令:

cd BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12
make run

在 BiscuitOS 中插入了模块 “BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12.ko”，打印如上信息，那么 BiscuitOS Memory Manager Unit History 项目的内存管理子系统已经可以使用。

测试建议

BiscuitOS Memory Manager Unit History 项目提供了大量的测试用例用于测试 不同内存分配器的功能。结合项目提供的 initcall 机制，项目将测试用例分作 两类，第一类类似于内核源码树内编译，也就是同 MMU 子系统一同编译的源码。 第二类类似于模块编译，是在 MMU 模块加载之后独立加载的模块。以上两种方案 皆在最大程度的测试内存管理器的功能。

要在项目中使用以上两种测试代码，开发者可以通过项目提供的 Makefile 进行 配置。以 linux 2.6.12 为例， Makefile 的位置如下:

/xspace/OpenSource/BiscuitOS/BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12/Makefile

Makefile 内提供了两种方案的编译开关，例如需要使用打开 buddy 内存管理器的 源码树内部调试功能，需要保证 Makefile 内下面语句不被注释:

$(MODULE_NAME)-m                += modules/buddy/main.o

如果要关闭 buddy 内存管理器的源码树内部调试功能，可以将其注释:

# $(MODULE_NAME)-m                += modules/buddy/main.o

同理，需要打开 buddy 模块测试功能，可以参照下面的代码:

obj-m                             += $(MODULE_NAME)-buddy.o
$(MODULE_NAME)-buddy-m            := modules/buddy/module.o

如果不需要 buddy 模块测试功能，可以参考下面代码, 将其注释:

# obj-m                             += $(MODULE_NAME)-buddy.o
# $(MODULE_NAME)-buddy-m            := modules/buddy/module.o

在上面的例子中，例如打开了 buddy 的模块调试功能，重新编译模块并在 BiscuitOS 上运行，如下图，可以在 “lib/module/5.0.0/extra/” 目录下看到两个模块:

然后先向 BiscuitOS 中插入 “BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12.ko” 模块，然后再插入 “BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12-buddy.ko” 模块。如下:

以上便是测试代码的使用办法。开发者如果想在源码中启用或关闭某些宏，可以 修改 Makefile 中内容:

从上图可以知道，如果要启用某些宏，可以在 ccflags-y 中添加 “-D” 选项进行 启用，源码的编译参数也可以添加到 ccflags-y 中去。开发者除了使用上面的办法 进行测试之外，也可以使用项目提供的 initcall 机制进行调试，具体请参考:

• Initcall 机制调试说明

Initcall 机制提供了以下函数用于 FIXMAP 调试:

fixmap_initcall_bs()

从项目的 Initcall 机制可以知道，fixmap_initcall_bs() 调用的函数将 在 FIXMAP 分配器初始化完毕之后自动调用。FIXMAP 相关的测试代码位于:

BiscuitOS/output/linux-5.0-arm32/package/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12/BiscuitOS_FIXMAP-2.6.12/module/fixmap/

在 Makefile 中打开调试开关:

$(MODULE_NAME)-m                += modules/fixmap/main.o

FIXMAP 历史补丁

• FIXMAP Linux 2.6.12

• FIXMAP Linux 2.6.12.1

• FIXMAP Linux 2.6.12.2

• FIXMAP Linux 2.6.12.3

• FIXMAP Linux 2.6.12.4

• FIXMAP Linux 2.6.12.5

• FIXMAP Linux 2.6.12.6

• FIXMAP Linux 2.6.13

• FIXMAP Linux 2.6.13.1

• FIXMAP Linux 2.6.14

• FIXMAP Linux 2.6.15

FIXMAP Linux 2.6.12

Linux 2.6.12 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

对于 Linux 2.6.12 的补丁，Linus 将 Linux 内核源码树加入到 git 中来，因此 这个版本的代码均不产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.12.1

Linux 2.6.12.1 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.12.2

Linux 2.6.12.2 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12.1, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.12.3

Linux 2.6.12.3 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12.2, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.12.4

Linux 2.6.12.4 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12.3, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.12.5

Linux 2.6.12.5 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12.4, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.12.6

Linux 2.6.12.6 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12.5, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.13

Linux 2.6.13 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.12.6, 该版本并产生一个补丁。

tig mm/highmem.c include/linux/highmem.h include/asm-i386/highmem.h arch/i386/mm/highmem.c

2005-06-23 00:08 Alexey Dobriyan   o [PATCH] Remove i386_ksyms.c, almost.
                                     [main] 129f69465b411592247c408f93d7106939223be1
2005-06-25 14:58 Vivek Goyal       o [PATCH] kdump: Routines for copying dump pages
                                     [main] 60e64d46a58236e3c718074372cab6a5b56a3b15

git format-patch -1 129f69465b411592247c408f93d7106939223be1
vi 0001-PATCH-Remove-i386_ksyms.c-almost.patch

该补丁用于导出 kmap_atomic/kunmap_atomic 函数.

git format-patch -1 60e64d46a58236e3c718074372cab6a5b56a3b15
vi 0001-PATCH-kdump-Routines-for-copying-dump-pages.patch

该补丁增加了 kmap_atomic_pfn() 函数实现. 更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.13.1

Linux 2.6.13.1 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.13, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.14

Linux 2.6.14 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.13.1, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP Linux 2.6.15

Linux 2.6.15 采用 FIXMAP 分配器管理 FIXMAP 虚拟内存区域。

FIXMAP 分配

set_fixmap_nocache
set_fixmap
kmap_atomic

FIXMAP 释放

clear_fixmap
kunmap_atomic

转换函数

__fix_to_virt
__virt_to_fix
fix_to_virt
virt_to_fix

具体函数解析说明，请查看:

• FIXMAP API

与项目相关

FIXMAP 内存分配器与本项目相关的 kmap_atomic/kunmap_atomic 调用顺序如下:

项目中虚拟内存布局如下:

在项目中，FIXMAP 虚拟内存的管理的范围是: 0x96395000 到 0x963FF000.

补丁

相对于前一个版本 linux 2.6.14, 该版本并未产生补丁。更多补丁的使用请参考:

• BiscuitOS Memory Manager Patch 建议

FIXMAP 历史时间轴

FIXMAP API

clear_fixmap

#define clear_fixmap(idx) \
                __set_fixmap(idx, 0, __pgprot(0))
  作用: 清除 FIXMAP 内存区上的一个固定映射.

__fix_to_virt

#define __fix_to_virt(x)        (FIXADDR_TOP - ((x) << PAGE_SHIFT))
  作用: 将 FIXMAP 索引转换为虚拟地址.

fix_to_virt

static __always_inline unsigned long fix_to_virt(const unsigned int idx)
  作用: 将 FIXMAP 索引转换为虚拟地址.

kmap_atomic

void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type)
  作用: 将物理页映射到 FIXMAP 的临时映射区.

kmap_atomic_to_page

struct page *kmap_atomic_to_page(void *ptr)
  作用: 获得 FIXMAP 虚拟内存对应的物理页.

kmap_atomic_pfn

void *kmap_atomic_pfn(unsigned long pfn, enum km_type type)
  作用: 将 PFN 对应的物理页映射到 KMAP 的临时虚拟内存上.

kunmap_atomic

void kunmap_atomic(void *kvaddr, enum km_type type)
  作用: 解除 FIXMAP 临时虚拟内存与物理页之间的映射关系.

set_fixmap

#define set_fixmap(idx, phys) \
                __set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL)
  作用: 建立 FIXMAP 虚拟内存区的一个固定映射.

set_fixmap_nocache

#define set_fixmap_nocache(idx, phys) \
                __set_fixmap(idx, phys, PAGE_KERNEL_NOCACHE)
  作用: 建立 FIXMAP 虚拟内存区一个不带 cache 的固定映射.

__virt_to_fix

#define __virt_to_fix(x)        ((FIXADDR_TOP - ((x)&PAGE_MASK)) >> PAGE_SHIFT)
  作用: 将虚拟地址转换为 FIXMAP 索引.

virt_to_fix

static inline unsigned long virt_to_fix(const unsigned long vaddr)
  作用: 将虚拟地址转换为 FIXMAP 索引.

FIXMAP 进阶研究

• 用户空间实现一个 FIXMAP 内存分配器

FIXMAP 内存分配器调试

• BiscuitOS FIXMAP 内存分配器调试

附录

BiscuitOS Home

BiscuitOS Driver

Linux Kernel

Bootlin: Elixir Cross Referencer

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