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Linux驱动mmap实战：物理内存到用户空间的直接映射

共计 30 章节

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mmap基础概念

mmap系统调用原理 · 虚拟内存与物理内存映射关系 · mmap在驱动中的作用

mmap基础概念

Linux内存管理概述

页表 · TLB · 内存区域（ZONE_DMA/ZONE…

Linux内存管理概述

内核空间与用户空间

地址空间划分 · copy_from_user/cop… · mmap的优势

内核空间用户空间

mmap系统调用流程

用户态mmap调用 · 内核sys_mmap · do_mmap

mmap系统调用流程

file_operations中的mmap函数

mmap回调函数原型 · vm_area_struct结构体详…

vm_area_struct结构体

vm_start/vm_end · vm_flags · vm_ops

remap_pfn_range函数

函数原型 · 参数含义（pfn · size

io_remap_pfn_range函数

与remap_pfn_range的区… · 用于IO内存映射 · PCIe BAR映射场景

物理内存分配与预留

alloc_pages_exact · __get_free_pages · memblock_reserve

物理内存分配预留

CMA（Contiguous Memory Allocator）

CMA原理 · dma_alloc_coherent · 与mmap结合使用

DMA缓冲区映射

dma_alloc_coherent… · 物理地址获取 · mmap映射DMA缓冲区

DMA缓冲区映射

mmap驱动框架搭建

模块初始化 · 字符设备注册 · file_operations实现

mmap驱动框架搭建

mmap驱动示例1——简单物理内存映射

分配一页物理内存 · remap_pfn_range映射 · 用户态测试程序

mmap驱动示例1

mmap驱动示例2——大块连续内存映射

使用alloc_pages_exac… · 映射到用户空间

mmap驱动示例2

mmap驱动示例3——DMA缓冲区映射

dma_alloc_coherent… · 获取dma_addr · remap_pfn_range映射

mmap驱动示例4——IO内存映射（寄存器）

ioremap与io_remap_p… · 映射硬件寄存器到用户空间

用户态mmap使用

mmap函数原型 · MAP_SHARED/MAP_PRI… · munmap

用户态测试程序编写

打开设备 · mmap映射 · 读写映射内存

用户态测试程序编…打开设备

mmap同步机制

内存屏障（mb/rmb/wmb） · 缓存一致性（cache cohere… · DMA与CPU共享内存

mmap同步机制

mmap与缓存策略

ioremap_nocache · ioremap_wc · pgprot_noncached

mmap缓存策略

mmap与文件页缓存

MAP_SHARED与page ca… · 驱动中设置VM_SHARED标志

mmap文件页缓存

mmap与内存压力

页面回收（kswapd） · mlock锁定页面 · VM_LOCKED标志

mmap内存压力

mmap与NUMA架构

内存节点 · 页面迁移 · 绑定CPU与内存节点

mmap与SMMU/IOMMU

IOMMU原理 · iommu_map · 用户态直接访问设备内存

mmap调试技巧

使用/dev/mem映射物理内存 · crash工具查看页表 · ftrace跟踪mmap调用

mmap调试技巧

mmap性能优化

大页（HugeTLB） · 透明大页（THP） · 预取（prefetch）

mmap性能优化

防止用户态破坏内核 · 地址校验 · 权限检查

mmap常见问题与解决

映射失败（-ENOMEM） · 页错误（page fault） · 缓存不一致

mmap常见问题

mmap实战项目1——帧缓冲驱动

分配帧缓冲物理内存 · mmap映射到用户空间 · 用户态直接绘制

mmap实战项目1

mmap实战项目2——高速数据采集

ADC/DMA采集数据 · mmap映射采集缓冲区 · 用户态零拷贝读取

mmap实战项目2