當(dāng)一個(gè)任務(wù)（進(jìn)程）執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時(shí)，我們就稱(chēng)進(jìn)程處于內(nèi)核運(yùn)行態(tài)（內(nèi)核態(tài)）。在內(nèi)核態(tài)下，CPU可執(zhí)行任何指令。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行用戶(hù)自己的代碼時(shí)，則稱(chēng)其處于用戶(hù)運(yùn)行態(tài)（用戶(hù)態(tài)）。用戶(hù)態(tài)不能訪問(wèn)內(nèi)核空間，包括代碼和數(shù)據(jù)。

進(jìn)程處于用戶(hù)態(tài)時(shí)能訪問(wèn)的是用戶(hù)空間，處于內(nèi)核態(tài)時(shí)能訪問(wèn)的稱(chēng)為內(nèi)核空間。

CPU執(zhí)行程序所訪問(wèn)的地址都是虛擬地址，MMU 必須通過(guò)讀取控制寄存器CR3中的值作為當(dāng)前頁(yè)面目錄的指針，進(jìn)而根據(jù)分頁(yè)內(nèi)存映射機(jī)制（參看相關(guān)文檔）將該虛擬地址轉(zhuǎn)換為真正的物理地址才能讓CPU真正的訪問(wèn)到物理地址。

進(jìn)程有4G的尋址空間，其中第一部分為“用戶(hù)空間”，用來(lái)映射其整個(gè)進(jìn)程空間（0x0000 0000－0xBFFF FFFF）即3G字節(jié)的虛擬地址；第二部分為“系統(tǒng)空間”，用來(lái)映射（0xC000 0000－0xFFFF FFFF）1G字節(jié)的虛擬地址。可以看出Linux系統(tǒng)中每個(gè)進(jìn)程的頁(yè)面目錄的第二部分是相同的，所以從進(jìn)程的角度來(lái)看，每個(gè)進(jìn)程有4G字節(jié)的虛擬空間，較低的3G字節(jié)是自己的用戶(hù)空間，最高的1G字節(jié)則為與所有進(jìn)程以及內(nèi)核共享的系統(tǒng)空間。

if(數(shù)據(jù)在物理內(nèi)存中)
????????{ ?????? 虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址
?????????????????讀數(shù)據(jù) }
????????else
????????{ ??? if(數(shù)據(jù)在磁盤(pán)中)
??????????????{
?????????????????????if(物理內(nèi)存還有空閑)
?????????????????????{??????????把數(shù)據(jù)從磁盤(pán)中讀到物理內(nèi)存
?????????????????????????????????虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址
?????????????????????????????????讀數(shù)據(jù)
?????????????????????}
?????????????????????else
?????????????????????{ ???????? 把物理內(nèi)存中某頁(yè)的數(shù)據(jù)存入磁盤(pán)
?????????????????????????????????把要讀的數(shù)據(jù)從磁盤(pán)讀到該頁(yè)的物理內(nèi)存中
?????????????????????????????????虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址
?????????????????????????????????讀數(shù)據(jù)
?????????????????????}
??????????????}
??????????????else
??????????????{ ??? 報(bào)錯(cuò) ?????? } }

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請(qǐng)問(wèn)如何在驅(qū)動(dòng)程序里邊通過(guò)用戶(hù)空間的虛擬地址得到它對(duì)應(yīng)的物理地址呢？

一般的驅(qū)動(dòng)程序里邊都要實(shí)現(xiàn)read函數(shù) read函數(shù)里邊有一個(gè)參數(shù)char* buf是用戶(hù)空間傳遞過(guò)來(lái)的指針，是用戶(hù)空間的虛擬地址，請(qǐng)問(wèn)我怎么通過(guò)這個(gè)虛擬地址得到它對(duì)應(yīng)的物理地址呢？ （因?yàn)槲蚁雽?shí)現(xiàn)通過(guò)dma把內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)傳送到用戶(hù)空間去，所以一定要知道buf對(duì)應(yīng)的物理地址） 請(qǐng)問(wèn)有可能嗎？ 謝謝

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我覺(jué)得有三種解決方案.第一種性能差些,但是簡(jiǎn)單,即先從內(nèi)核到內(nèi)核dma,然后再調(diào)用現(xiàn)成的copy_to_usr等函數(shù).第二種就是搜索該用戶(hù)進(jìn)程的頁(yè)表,(找到該進(jìn)程的task結(jié)構(gòu),task->pgd...),從頁(yè)表中搜索虛擬地址對(duì)應(yīng)的物理地址.第三種就是在內(nèi)核中開(kāi)辟一塊內(nèi)存,用于存放dma后的數(shù)據(jù),然后將它映射到用戶(hù)空間去.這種方法我以前采用過(guò),依稀的一些印象是.mknod一個(gè)設(shè)備文件,然后對(duì)該設(shè)備文件進(jìn)行一些ioctl請(qǐng)求(ioctl的各個(gè)操作函數(shù)當(dāng)然是自己寫(xiě)),必需實(shí)現(xiàn)的一個(gè)函數(shù)是該文件的***_mmap.(這樣mmap系統(tǒng)調(diào)用->do_mmap()->do_mmap_pgoff()然后再找到你的***_mmap()),在這個(gè)map函數(shù)中,一個(gè)關(guān)鍵可用的內(nèi)核函數(shù)是remap_page_range().該函數(shù)則可用來(lái)生成一個(gè)用戶(hù)空間的vma段,然后將其和給定的物理內(nèi)存(設(shè)備文件片斷)聯(lián)系起來(lái),將返回的虛擬地址傳回用戶(hù)空間(ioctl)后,就可以在用戶(hù)空間對(duì)那塊內(nèi)存操作了

總結(jié)

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