我们可以在内核模块中使用 virt_to_phys 作为用户空间内存吗？答案

【问题标题】：can we use virt_to_phys for user space memory in kernel module?我们可以在内核模块中使用 virt_to_phys 作为用户空间内存吗？
【发布时间】：2017-09-05 14:49:13
【问题描述】：

我将使用malloc在用户应用程序中分配内存，并将malloc返回的地址通过字符驱动接口发送给内核模块。

我将在内核模块中使用get_user_pages_fast 固定该内存的页面。

我可以使用virt_to_phys 来获取malloc 返回的地址吗？它有效吗？如果没有，那么我怎样才能获得正确的物理地址？

我的目标是获取用户空间分配内存的物理地址。我将传输大小限制为页面大小 (4KB)。

【问题讨论】：

您需要实际的物理地址还是 DMA 地址？您可以在固定页面上使用dma_map_page()，或者如果您从固定页面创建了分散-聚集列表，则可以使用dma_map_sg()。如果您希望 CPU 访问该页面，您可以使用kmap_atomic() 来获取该页面的内核虚拟地址。请注意，使用kmap_atomic() 映射的页面需要以与映射顺序完全相反的顺序取消映射。

标签： memory memory-management linux-kernel malloc linux-device-driver

【解决方案1】：

不，你不能，virt_to_phys 将内核虚拟地址转换为物理地址。 linux中存在3（或4）种地址：

内核虚拟地址：这是物理地址+/-一个偏移量（PAGE_OFFSET）。
内核物理地址：实际物理地址（通过__pa或virt_to_phys函数获得）。
用户虚拟地址：物理地址的转换在进程的页表中。

请注意，页表“布局”取决于处理器的架构，因此您需要实现与您所使用的架构相对应的软件页表遍历。

最后一句话，存在的第四种地址是：

总线地址：设备看到的地址。

【讨论】：

【解决方案2】：

malloc 返回用户虚拟地址。所以我认为你不能从驱动程序内部使用malloc返回的地址。

virt_to_phys：返回的物理地址是给定内存地址的物理（CPU）映射。仅在通过 kmalloc 直接映射或分配的地址上使用此功能才有效。这意味着它被内核用来将内核虚拟地址（不是用户虚拟地址）转换为物理地址

【讨论】：

【解决方案3】：

此程序将帮助您直接访问物理内存。想法是 mmap 与 /dev/mem(RAM)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 3) {
        printf("Usage: %s <phys_addr> <offset>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    off_t offset = strtoul(argv[1], NULL, 0);
    size_t len = strtoul(argv[2], NULL, 0);

    // Truncate offset to a multiple of the page size, or mmap will fail.
    size_t pagesize = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
    off_t page_base = (offset / pagesize) * pagesize;
    off_t page_offset = offset - page_base;

    int fd = open("/dev/mem", O_SYNC);
    unsigned char *mem = mmap(NULL, page_offset + len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, page_base);
    if (mem == MAP_FAILED) {
        perror("Can't map memory");
        return -1;
    }

    size_t i;
    for (i = 0; i < len; ++i)
        printf("%02x ", (int)mem[page_offset + i]);

    return 0;
}

归功于Accessing physical address from user space

【讨论】：