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Linux驱动mmap实战：物理内存映射与缓存控制

共计 30 章节
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01
mmap系统调用概述
mmap的作用 · 用户态与内核态内存映射的区别 · mmap与read/write的性能…
mmap系统调用概述
02
Linux内存管理基础
虚拟地址空间 · 页表 · TLB
Linux内存管理基础
03
物理内存与DMA区域
ZONE_DMA · ZONE_NORMAL · ZONE_HIGHMEM的概念与用途
DMA物理内存
04
内核中的struct page与页分配
页分配器 · alloc_pages · __get_free_pages
structpage
05
ioremap与物理地址映射
ioremap原理 · ioremap与mmap的区别 · ioremap_cache的使用
ioremap物理地址映射
06
驱动中实现mmap的必备条件
file_operations结构体 · mmap函数指针 · vma结构体
mmap驱动
07
vma结构体深度解析
vm_start · vm_end · vm_flags
vma结构体深度解析
08
remap_pfn_range函数
函数原型 · 参数详解 · 物理页框号(pfn)的计算
remappfn
09
remap_pfn_range实战
将内核分配的连续物理内存映射到用户空…
remappfn
10
vm_insert_page与vm_insert_pfn
单页映射 · 适用于非连续物理内存 · 性能对比
vminsert
11
dma_alloc_coherent与mmap
一致性DMA缓冲区分配 · dma_addr_t与虚拟地址的转换 · mmap实现
dmaalloc
12
dma_alloc_writecombine
写合并缓冲区 · 适用于非缓存但合并写操作的场景
dmaalloc
13
缓存一致性基础
CPU Cache结构 · Cache Line · 写回(Write Back)与写通(…
缓存一致性基础CPU
14
DMA与缓存一致性问题
DMA操作导致的数据不一致 · Cache Coherency协议简…
DMA缓存一致性问题
15
内核中的缓存控制API
dma_map_single/dma… · dma_sync_single_fo…
API内核
16
pgprot_noncached与pgprot_writecombine
设置VMA页表属性 · 禁止缓存或开启写合并
pgprotnoncached
17
用户空间mprotect与缓存控制
mprotect设置MAP_SHAR… · 与内核侧配合
mprotect用户空间
18
实战
分配大块连续物理内存 · __get_free_pages · alloc_pages_exact
分配大块连续物理…get
19
实战
将内核缓冲区映射到用户空间 · mmap回调实现 · 用户态测试程序
将内核缓冲区映射…mmap
20
实战
DMA缓冲区映射与用户态访问 · 用户态直接读写
DMA缓冲区映射
21
实战
帧缓冲(Framebuffer)驱动… · 刷新控制 · 双缓冲实现
Framebuffer帧缓冲
22
实战
PCIe BAR空间映射 · ioremap · mmap到用户空间
PCIeBAR
23
实战
V4L2视频缓冲区的mmap · DMA缓冲区导出 · 用户态零拷贝
V4L2mmap
24
实战
共享内存驱动 · 同步机制
共享内存驱动同步机制
25
实战
FPGA寄存器映射：AXI总线地址 · ioremap_wc · 用户态直接控制硬件
FPGAAXI
26
性能优化
mmap vs read/write… · 缓存命中率分析 · TLB压力
性能优化mmap
27
调试技巧
/proc/pid/maps解析 · /proc/meminfo · /sys/kernel/debug/…
调试技巧proc/pid/map…
28
常见问题与陷阱
mmap大小对齐 · 页边界问题 · 竞争条件
常见问题陷阱
29
安全考虑
mmap权限控制 · 防止用户态破坏内核 · SELinux/AppArmor策略
安全考虑mmap
30
总结与进阶
mmap在DPDK/SPDK中的应用 · io_uring与mmap结合 · 未来趋势
进阶mmap