探秘Linux ioremap：物理地址映射的奥秘
Linux操作系统已经成为世界上最广泛使用的操作系统之一，它具有高度的可定制性和多线程优化，是开发人员和运维人员的首选之一。尽管Linux在应用程序开发、安全性以及系统性能等方面达到了惊人的高度，但是针对硬件的处理却仍然是非常复杂的。虽然Linux可以通过文件系统或映射文件的方式访问外部硬件，但是这种方式并不是最为高效的。因此，Linux内核特别提供了一个叫做 ioremap() 的功能来处理这个问题。
性质和用途
ioremap()是Linux内核提供给系统开发人员的一种机制，用来映射物理地址空间到虚拟地址空间。具体的来说，ioremap()可以将从内核访问的物理地址转换为在用户空间下可用的虚拟地址。这个转换的过程实际上涉及到对某些特殊内存区域进行访问，因此必须谨慎地处理这个过程。
在Linux中，访问一些系统资源，如带有Memory-Mapped I/O、Direct Memory Access、系统缓存等的硬件设备，需要直接访问物理内存地址，而不能使用标准的Linux系统调用。这是因为在这些场景下，访问效率非常的关键。因此，Linux内核提供了ioremap()这个接口，它可以直接访问物理内存地址。正是因为它具有这种特殊性质，所以ioremap()是Linux内核开发人员不可或缺的工具之一。
内部机制
ioremap()函数的具体实现和具体的架构息息相关。 Linux 内核体系结构非常复杂，所以涉及到不同架构的计算机时，可能会出现平台相关性问题。但是，不管是哪一种架构，ioremap() 都是通过直接地址映射的方式将物理地址映射到虚拟地址空间的。
当系统开发人员需要使用ioremap()函数时，首先需要向系统内核请求一个虚拟地址。内核会为调用者分配并返回一个适当的虚拟地址。系统内核在返回的虚拟地址中记录了映射位置以及相关信息，以便在需要的时候该函数可以返回正确的地址。
此时ioremap()函数已经在虚拟地址空间中设置了要关联的范围和属性，当需要读取一个特定硬件设备的值时，开发人员在确定了正确的物理地址之后，使用ioremap()函数将其映射到虚拟地址。一个已经映射的物理地址所对应的虚拟地址是通过读取对应的寄存器来响应的。这个过程很快，而且可以在通过虚拟地址指针读取或写入为硬件保留的寄存器的同时，实际上是在读取或写入内存中对应的值。
iolist()函数是Linux内核提供给系统开发人员的一种高效的机制，用于将物理地址转换为用户可访问的虚拟地址。在Linux内核中，访问某些系统资源需要直接访问物理内存地址，这时必须使用特殊的方法来实现，而iolist()正是为此而生。虽然iolist()在不同架构的机器上需要进行平台相关性的处理，但是它在提高系统性能和优化系统开发方面的作用是不可小觑的。
相关问题拓展阅读：
在Linux内核中,注册字符设备驱动程序的函数是?
字符设备驱动程序框架 1、写出open、write函数 2、告诉内核 1）、定义一个struct file_operations结构并填充好 static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = first_drv_open, .write = first_drv_write, }; 2）、把struct file_operations结构体告诉内核 major = register_chrdev(0, “first_drv”, &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核相关参数：之一个，设备号，0自动分配主设备号，否则为主设备号0－255 第二个：设备名第灶销二个：struct file_operations结构体 4）、register_chrdev由谁调用（入口函数调用） static int first_drv_init(void) 5）、入口函数须使用内核宏来修饰 module_init(first_drv_init); module_init会定义一个结构体，这个结构体里面有一个函数指针指向first_drv_init这个函数，当我们加载或安装一个驱动时，内核会自动找到这个结构体，然后调用里面的函数指针，这个函数指针指向first_drv_init这个函数，first_drv_init这个函数就是把struct file_operations结构体告诉内核 6）、有入口函数就有出口函数 module_exit(first_drv_exit); 最后加上协议 MODULE_LICENSE(“GPL”); 3、mdev根据系统信息自动创建设备节点： 每次写驱动都要手动创建设备文件过于麻烦，使用设备管理文件系统则方便很多。在2.6的内核以前一直使用的是devfs，但是它存在许多缺陷。它创建了大量的设备文件，其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性，比如U盘即可能对应sda，又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。2.6之后的内核引入了sysfs文件系统，它挂载在/sys上，配合udev使用，可以很好的完成devfs的功能，并弥补了那些缺点。（这里说一下，当今内核已经使用隐物游netlink了）。 udev是用户空间的一个应用程序，在嵌入式中用的是mdev，mdev在busybox中。mdev是udev的精简版。首先在busybox中添加支持mdev的选项： Linux System Utilities —> mdev Support /etc/mdev.conf Support subdirs/symlinks Support regular expressions substitutions when renaming device Support command execution at device addition/removal 然后修改/etc/init.d/rcS: echo /蚂乎in/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug /in/mdev -s 执行mdev -s ：以‘-s’为参数调用位于 /in目录写的mdev（其实是个链接，作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它），mdev扫描 /sys/class 和 /sys/block 中所有的类设备目录，如果在目录中含有名为“dev”的文件，且文件中包含的是设备号，则mdev就利用这些信息为这个设备在/dev 下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次 “mdev -s”。热插拔事件：由于启动时运行了命 令：echo /in/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug ，那么当有热插拔事件产生时，内核就会调用位于 /in目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的 ACTION 和 DEVPATH，来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否“dev”的属性文件，如果有就利用这些信息为 这个设备在/dev 下创建设备节点文件重新打包文件系统，这样/sys目录，/dev目录就有东西了下面是create_class的原型： #DEFine class_create(owner, name) / ({ / static struct lock_class_key __key; / __class_create(owner, name, &__key); / }) extern struct class * __must_check __class_create(struct module *owner, const char *name, struct lock_class_key *key); class_destroy的原型如下： extern void class_destroy(struct class *cls); device_create的原型如下： extern struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, …) __attribute__((format(printf, 5, 6))); device_destroy的原型如下： extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt); 具体使用如下，可参考后面的实例： static struct class *firstdrv_class; static struct class_device *firstdrv_class_dev; firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, “firstdrv”); firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, “xyz”); /* /dev/xyz */ class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); 下面再来看一下应用程序如何找到这个结构体的在应用程序中我们使用open打开一个设备：如：open(/dev/xxx, O_RDWR); xxx有一个属性，如字符设备为c,后面为读写权限，还有主设备名、次设备名，我们注册时 通过register_chrdev(0, “first_drv”, &first_drv_fops)（有主设备号，设备名，struct file_operations结构体）将first_drv_fops结构体注册到内核数组chrdev中去的，结构体中有open,write函数，那么应用程序如何找到它的，事实上是根据打开的这个文件的属性中的设备类型及主设备号在内核数组chrdev里面找到我们注册的first_drv_fops，实例代码： #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include static struct class *firstdrv_class; static struct class_device *firstdrv_class_dev; volatile unsigned long *gpfcon = NULL; volatile unsigned long *gpfdat = NULL; static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { //printk(“first_drv_open\n”); /* 配置GPF4,5,6为输出 */ *gpfcon &= ~((0x3); return 0; } if (strcmp(argv, “on”) == 0) { val = 1; } else { val = 0; } write(fd, &val, 4); return 0; }linux ioremap的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于linux ioremap,探秘linux ioremap：物理地址映射的奥秘,在Linux内核中,注册字符设备驱动程序的函数是?的信息别忘了在本站进行查找喔。
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linux 如何动态分配内存
Linux内核运行在X86机器的物理内存管理使用简单平坦内存模型，每个用户进程内存(虚拟内存)地址范围为从0到TASK_SIZE字节，超过此内存的限制不能被用户访问。 用户进程被分为几个逻辑段，成为虚拟内存区域，内核跟踪和管理用户进程的虚拟内存区域提供适当的内存管理和内存保护处理。 do_brk()是一个内核函数，用于间接调用管理进程的内存堆的增加和缩减 (brk)，它是一个mmap(2)系统调用的简化版本，只处理匿名映射(如未初始化数据)。 do_brk()改变进程的地址空间。 地址是代表数据段结束的一个指针(事实上是进程的堆区域)。 do_brk()的参数是一个绝对逻辑地址，这个地址代表地址空间新的结尾。 更实际地说，我们在编写用户程序的时候从来就不应该使用这个函数。 使用这个函数的用户程序就不能再使用malloc()，这是一个大问题，因为标注库的许多部分依赖于malloc()。 如果在用户程序中使用do_brk()可能会导致难以发现的程序崩溃。 do_brk(addr, len)函数给从addr到addr+len建立虚拟内存区vm_area_struct(该区的起始地址为addr；结束地址为addr+len),该虚拟内存区作为进程的堆来使用。 malloc将从此区域获取内存空间(虚拟内存), free()将会把malloc()获取的虚拟空间释放掉(归还到该进程的堆的空闲空间中去)
如何从uboot读取mac，然户传递到内核中
U-boot会给Linux Kernel传递很多参数，如：串口，RAM，videofb等。 而Linux kernel也会读取和处理这些参数。 两者之间通过struct tag来传递参数。 U-boot把要传递给kernel的东西保存在struct tag数据结构中，启动kernel时，把这个结构体的物理地址传给kernel；Linux kernel通过这个地址，用parse_tags分析出传递过来的参数。 本文主要以U-boot传递RAM和Linux kernel读取RAM参数为例进行说明。 1、u-boot给kernel传RAM参数./common/cmd_bootm.c文件中（指Uboot的根目录），bootm命令对应的do_bootm函数，当分析uImage中信息发现OS是Linux时，调用。 /lib_arm/bootm.c文件中的do_bootm_linux函数来启动Linux kernel。 在do_bootm_linux函数中：void do_bootm_linux （cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[],\ulong addr, ulong *len_ptr, int verify）{……#if defined （CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS） || \defined （CONFIG_CMDLINE_TAG） || \defined （CONFIG_INITRD_TAG） || \defined （CONFIG_SERIAL_TAG） || \defined （CONFIG_REVISION_TAG） || \defined （CONFIG_LCD） || \defined （CONFIG_VFD）setup_start_tag （bd）；//初始化tag结构体开始#ifdef CONFIG_SERIAL_TAGsetup_serial_tag （？ms）；#endif#ifdef CONFIG_REVISION_TAGsetup_revision_tag （？ms）；#endif#ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGSsetup_memory_tags （bd）；//设置RAM参数#endif#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAGsetup_commandline_tag （bd, commandline）；#endif#ifdef CONFIG_INITRD_TAGif （initrd_start && initrd_end）setup_initrd_tag （bd, initrd_start, initrd_end）；#endif#if defined （CONFIG_VFD） || defined （CONFIG_LCD）setup_videolfb_tag （（gd_t *） gd）；#endifsetup_end_tag （bd）；//初始化tag结构体结束#endif…………theKernel （0, machid, bd->bi_boot_params）；//传给Kernel的参数＝ （struct tag *）型的bd->bi_boot_params//bd->bi_boot_params在board_init 函数中初始化，如对于at91rm9200，初始化在at91rm9200dk.c的board_init中进 行：bd->bi_boot_params=PHYS_SDRAM + 0x100;//这个地址也是所有taglist的首地址，见下面的setup_start_tag函数}对于setup_start_tag和setup_memory_tags函数说明如下。 函数setup_start_tag也在此文件中定义，如下：static void setup_start_tag （bd_t *bd）{params = （struct tag *） bd->bi_boot_params;//初始化（struct tag *）型的全局变量params为bd->bi_boot_params的地址，之后的setup tags相关函数如下面的setup_memory_tags就把其它tag的数据放在此地址的偏移地址上。 params-> = ATAG_CORE;params-> = tag_size （tag_core）；params-> = 0;params-> = 0;params-> = 0;params = tag_next （params）；}RAM相关参数在bootm.c中的函数setup_memory_tags中初始化：static void setup_memory_tags （bd_t *bd）{int i;for （i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++） {params-> = ATAG_MEM;params-> = tag_size （tag_mem32）；params-> = bd->bi_dram[i];params-> = bd->bi_dram[i];params = tag_next （params）；} //初始化内存相关tag}2、Kernel读取U-boot传递的相关参数对于Linux Kernel，ARM平台启动时，先执行arch/arm/kernel/head.S，此文件会调用arch/arm/kernel/head- common.S和arch/arm/mm/proc-arm920.S中的函数，并最后调用start_kernel：……b start_kernel……init/main.c中的start_kernel函数中会调用setup_arch函数来处理各种平台相关的动作，包括了u-boot传递过来参数的分析和保存：start_kernel（）{……setup_arch（&command_line）；……}其中，setup_arch函数在arch/arm/kernel/setup.c文件中实现，如下：void __init setup_arch（char **cmdline_p）{struct tag *tags = （struct tag *）&init_tags;struct machine_desc *mdesc;char *from = default_command_line;setup_processor（）；mdesc = setup_machine（machine_arch_type）；machine_name = mdesc->name;if （mdesc->soft_reboot）reboot_setup（s）；if （__atags_pointer）//指向各种tag起始位置的指针，定义如下：//unsigned int __atags_pointer __initdata;//此指针指向__initdata段，各种tag的信息保存在这个段中。 tags = phys_to_virt（__atags_pointer）；else if （mdesc->boot_params）tags = phys_to_virt（mdesc->boot_params）；if （tags-> != ATAG_CORE）convert_to_tag_list（tags）；if （tags-> != ATAG_CORE）tags = （struct tag *）&init_tags;if （mdesc->fixup）mdesc->fixup（mdesc, tags, &from, &meminfo）；if （tags-> == ATAG_CORE） {if （_banks != 0）squash_mem_tags（tags）；save_atags（tags）；parse_tags（tags）；//处理各种tags，其中包括了RAM参数的处理。 //这个函数处理如下tags：__tagtable（ATAG_MEM, parse_tag_mem32）；__tagtable（ATAG_VIDEOTEXT, parse_tag_videotext）；__tagtable（ATAG_RAMDISK, parse_tag_ramdisk）；__tagtable（ATAG_SERIAL, parse_tag_serialnr）；__tagtable（ATAG_REVISION, parse_tag_revision）；__tagtable（ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline）；}init__code = （unsigned long） &_text;init__code = （unsigned long） &_etext;init__data = （unsigned long） &_edata;init_ = （unsigned long） &_end;memcpy（boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE）；boot_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = \0;parse_cmdline（cmdline_p, from）； //处理编译内核时指定的cmdline或u-boot传递的cmdlinepaging_init（&meminfo, mdesc）；request_standard_resources（&meminfo, mdesc）；#ifdef CONFIG_SMPsmp_init_cpus（）；#endifcpu_init（）；init_arch_irq = mdesc->init_irq;system_timer = mdesc->timer;init_machine = mdesc->init_machine;#ifdef CONFIG_VT#if defined（CONFIG_VGA_CONSOLE）conswitchp = &vga_con;#elif defined（CONFIG_DUMMY_CONSOLE）conswitchp = &dummy_con;#endif#endifearly_trap_init（）；}对于处理RAM的tag，调用了parse_tag_mem32函数：static int __init parse_tag_mem32（const struct tag *tag）{……arm_add_memory（tag->, tag->）；……}__tagtable（ATAG_MEM, parse_tag_mem32）；上述的arm_add_memory函数定义如下：static void __init arm_add_memory（unsigned long start, unsigned long size）{struct membank *bank;size -= start & ~PAGE_MASK;bank = &[_banks++];bank->start = PAGE_ALIGN（start）；bank->size = size & PAGE_MASK;bank->node = PHYS_TO_NID（start）；}如上可见，parse_tag_mem32函数调用arm_add_memory函数把RAM的start和size等参数保存到了meminfo结构的meminfo结构体中。 最后，在setup_arch中执行下面语句：paging_init（&meminfo, mdesc）；对没有MMU的平台上调用arch/arm/mm/nommu.c中的paging_init，否则调用arch/arm/mm/mmu.c中的paging_init函数。 这里暂不分析mmu.c中的paging_init函数。
如何修改XP的MAC地址？？
一、MAC地址的用途MAC地址在网卡中是固定的，每张网卡的MAC地址都不一样。 网卡在制作过程中，厂家会在它的EPROM里面烧录上一组数字，这组数字，每张网卡都各不相同，这就是网卡的MAC(物理)地址。 由于MAC地址的唯一性，因此它主要用来识别网络中用户的身份。 例如ADSL上网时，电信用它来记费，确认是你上的网;在校园网中，MAC地址也可以用来识别用户。 对于校园网的正式用户，其MAC地址会登记在服务器端，假如你是非法用户，服务器中就没有你的网卡MAC地址，这样当你试图连上网时，服务器就会立刻认出你、阻止你连上网络。 二、MAC地址是可以修改的有些场合，例如冒充网络中的正式用户，就需要修改你的网卡MAC。 要修改MAC地址，你可以通过硬件的方法实现，即利用网卡厂家提供的修改程序来烧录网卡的EEPROM，这样做虽然可行，但是风险很大、操作也复杂，即使你很有经验，也难免在操作中出现错误。 其实你完全没必要用烧录方法、修改网卡中的MAC地址。 要知道windows安装的时候，会自动从网卡中读入MAC地址，把它存放在注册表中以备后用。 当数据在网络中传输时，从网卡发出的数据包中要求有一个源MAC地址，这个MAC地址就是从注册表中读取的(并非从网卡中读取的)，因此只要你修改了注册表中的MAC地址，就相当于改了网卡EEPROM中的MAC地址，两者实际效果是完全相同的!三、修改注册表中MAC的方法1、使用软件修改推荐一个工具，k-mac，很好用，又小又方便，叫做mac地址修改器，baidu，google一下，很容易找。 下面这个链接也是的，可以试一下，但是一般对CSDN的系统不抱太大希望……2、在网卡属性中修改如果你的网卡采用了RealTek公司的RTL8139芯片，就可以在网卡属性中修改MAC，这样注册表中的MAC地址也会一同改变，方法如下:在Win2003/XP/2000中，点击菜单“开始”/设置/控制面板，双击“系统”，点击“硬件”/设备管理器，在设备管理器中展开“网络适配器”，右击要修改MAC地址的网卡，选择“属性”;点击“高级”选项卡，在“属性”下，选择点击Network Address项目，在右侧“值”的下方，输入你要指定的MAC地址值(例如2)，注意要连续输入12个数字或字母，重新启动电脑后，修改即可生效。 至于Win98下的MAC修改方法，与以上方法类似。 如果修改之后，在Win2003/XP/2000下，你又想把注册表中的MAC地址恢复成原样，可以选择“Network Address”项，将右边的值选择为“不存在”，再重新启动即可;在Win98下是选择“没有显示”。 3、在注册表中修改对于非RTL8139芯片的网卡，你可以直接修改注册表中的MAC，注意:修改注册表前，要先备份注册表。 (1)Win2003/XP/2000点击“开始”/运行，输入regedit打开注册表，定位到HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Class\{4D36E972-E325-11CE-BFC1-BE} \0000、0001、0002等主键下，查找DriverDesc的内容，了解网卡使用了哪个主键(例如0001)，如果主键下有params项，则该主键也是网卡所使用的;例如网卡使用了0001主键，因此我们就选中它，在其右边建一个字符串项(名为NetworkAddress)，双击该串，输入你指定的MAC地址值(注意应该是12位的连续数字或字母，其间没有-号);在0001下的NDI\ params中添加一项子键(名为NetworkAddress)，选择该子键，在其右边添加名为default的字符串，键值为修改后的MAC地址，与上面的数值相同;修改后重启生效。 (2)Win98点击“开始”/运行，键入winipcfg选择你要修改的网卡，并记录下MAC地址值;然后点击“开始”/运行，输入regedit打开注册表，定位到HKEY_LOCAL_MACHINE\System\Current ControlSet\ Services\Class\Net，下面有“0000”、“0001”、“0002”等子键;从“0000”子键开始点击，依次查找子键下的“DriverDesc”键内容，直到找到刚才记录的MAC地址为止;例如网卡使用了0001主键，因此我们就选中它，在其右边新建一个串，名称为networkaddress，再双击该串，输入新的MAC地址值(注意应该是12位的连续数字或字母，其间没有-号);最后重启电脑使修改生效。 4、linux系统如果你的系统是linux，想修改系统中的MAC地址(例如改为2)，操作方法是:用#ifconfig eth0 down先把网卡禁用，否则会报告系统忙，无法更改;然后再用ifconfig eth0 hw ether 2即可。 如果你想永久修改系统中的MAC地址，可以这样操作:在/etc/rc.d/中加入以下三行(也可在/etc/init.d/network中添加以下三行)ifconfig eth0 downifconfig eth0 hw ether 2ifconfig eth0 up四、MAC地址改好了吗?如果你想知道系统中的MAC地址是否修改成功了，可以这样操作:重启电脑(不是必要的)，在命令提示符下，输入IPconfig/all命令，于是Physical Address右边就会显示一个地址，你检查一下即可得知MAC是否修改成功了。
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