Разработка ядра Linux (Второе издание)

Параметр pprev после возвращения из функции содержит указатель на предыдущую область VMA.

Функция find_vma_intersection

Функция find_vma_intersection возвращает первую область памяти, которая перекрывается с указанным интервалом адресов. Эта функция определена в файле <linux/mm.h> следующим образом. Это функция с подстановкой тела.

static inline struct vm_area_struct* find_vma_intersection(
 struct mm_struct *mm, unsigned long start_addr,
 unsigned long end_addr) {
 struct vm_area_struct *vma;
 vma = find_vma(mm, start_addr);
 if (vma && end_addr <= vma->vm_start)
 vma = NULL;
 return vma;
}

Первый параметр — адресное пространство, в котором выполняется поиск, параметр start_addr — это первый адрес интервала адресов, а параметр end_addr — последний адрес интервала.

Очевидно, что если функция find_vma возвращает значение NULL, то это же значение будет возвращать и функция find_vma_intersection. Если функция find_vma возвращает существующую область VMA, то функция find_vma_intersection возвратит ту же область только тогда, когда эта область не начинается после конца данного диапазона адресов. Если область памяти, которая возвращается функцией find_vma, начинается после последнего адреса из указанного диапазона, то функция find_vma_intersection возвращает значение NULL.

Функции mmap и do_mmap : создание интервала адресов

Функция do_mmap используется ядром для создания нового линейного интервала адресов. Говорить, что эта функция создает новую область VMA, — технически не корректно, поскольку если создаваемый интервал адресов является смежным с существующим интервалом адресов и у этих интервалов одинаковые права доступа, то два интервала объединяются в один. Если это невозможно, то создается новая область VMA В любом случае функция do_mmap — это функция, которая добавляет интервал адресов к адресному пространству процесса, независимо от того, создается ли при этом новая область VMA или расширяется существующая.

Функция do_mmap объявлена в файле <linux/mm.h> следующим образом.

unsigned long do_mmap(struct file *file,
 unsigned long addr, unsigned long len,

 unsigned long prot, unsigned long flag,

 unsigned long offset);

Эта функция выполняет отображение на память содержимого файла file начиная с позиции в файле offset; размер отображаемого участка равен len байт. Значения параметров file и offset могут быть нулевыми, в этом случае отображение не будет резервироваться (сохраняться) в файле. Такое отображение называется анонимным (anonymous mapping). Если указан файл и смещение, то отображение называется отображением файла в память (file-backed mapping).

Параметр addr указывает (точнее, всего лишь подсказывает), откуда начинать поиск свободного интервала адресов.

Параметр prot указывает права доступа для страниц памяти в данной области. Возможные значение флагов зависят от аппаратной платформы и описаны в файле <asm/mman.h>. Хотя на практике для всех аппаратных платформ определены флаги, приведенные в табл. 14.2.

Таблица 14.2. Флаги защиты страниц памяти

Флаг	Влияние на страницы памяти в созданном интервале адресов
PROT_READ	Соответствует флагу VM_READ
PROT_WRITE	Соответствует флагу VM_WRITE
PROT_EXEC	Соответствует флагу VM_EXEC
PROT_NONE	К страницам памяти нет доступа

Параметр flags позволяет указать все остальные флаги области VMA Эти флаги также определены в <asm/mman.h> и приведены в табл. 14.3.

Таблица 14.3. Флаги защиты страниц памяти

Флаг	Влияние на созданный интервал адресов
MAP_SHARED	Отображение может быть совместно используемым
MAP_PRIVATE	Отображение не может быть совместно используемым
MAP_FIXED	Создаваемый интервал адресов должен начинаться с указанного адреса addr
MAP_ANONYMOUS	Отображение является анонимным, а не отображением файла
MAP_GROWSDOWN	Соответствует флагу VM_GROWSDOWN
MAP_DENYWRITE	Соответствует флагу VM_DENYWRITE
MAP_EXECUTABLE	Соответствует флагу VM_EXECUTABLE
MAP_LOCKED	Соответствует флагу VM_LOCKED
MAP_NORESERVE	Нет необходимости резервировать память для отображения
MAP_POPULATE	Предварительно заполнить (prefault) таблицы страниц
MAP_NONBLOCK	Не блокировать при операциях ввода-вывода

Если какой-либо из параметров имеет недопустимое значение, то функция do_mmap возвращает отрицательное число. В противном случае создастся необходимый интервал адресов. Если это возможно, то этот интервал объединяется с соседней областью памяти. Если это невозможно, то создается новая структура vm_area_struct, которая выделяется в слябовом кэше vm_area_cachep. После этого новая область памяти добавляется в связанный список и красно-черное дерево областей памяти адресного пространства с помощью функции vma_link. Затем обновляется значение поля total_vm в дескрипторе памяти. В конце концов, функция возвращает начальный адрес вновь созданного интервала адресов.

Системный вызов mmap

Возможности функции do_mmap экспортируются в пространство пользователя с помощью системного вызова mmap, который определен следующим образом.

void *mmap2(void *start,
 size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t pgoff);

Этот системный вызов имеет имя mmap2, т.е. второй вариант функции mmap. Первоначальный вариант mmap требовал в качестве последнего параметра смещение в байтах, а текущий вариант, mmap2, — смещение в единицах размера страницы памяти. Это позволяет отображать файлы большего размера с большим значением смещения. Первоначальный вариант функции mmap, который соответствует стандарту POSIX, доступен через библиотеку функций языка С, как функция mmap, но в ядре уже не реализован. Новый вариант библиотечной функции называется mmap2. Обе эти библиотечные функции используют системный вызов mmap2. При этом библиотечная функция mmap переводит значение смещения из байтов в количество страниц памяти.

Функции munmap и do_munmap : удаление интервала адресов

Функция do_munmap удаляет интервал адресов из указанного адресного пространства процесса. Эта функция объявлена в файле <asm/mman.h> следующим образом.

int do_munmap(struct mm_struct *mm,
 unsigned long start, size_t len);

Первый параметр указывает адресное пространство, из которого удаляется интервал адресов, начинающийся с адреса start и имеющий длину len байт. В случае успеха возвращается нуль, а в случае ошибки — отрицательное значение.