1、為什么會有這個函數？

我想主要的原因就是kmap_atomic在效率上要比kmap提升不少。

在kmap函數中，會有如下幾個比較耗時的部分：

1）、page_address函數
2）、Sleep for somebody else to unmap their entries
代碼如下：
171 ____________DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);?
173 ______________set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
174____________add_wait_queue(&pkmap_map_wait,&wait);???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
175 ____________unlock_kmap();
176 ____________schedule();
177 ____________remove_wait_queue(&pkmap_map_wait, &wait);
3）、lock_kmap函數，需要加鎖啊！！！
相反kmap_atomic函數，從名字就能看出，原子操作一氣呵成。。沒有sleep，沒有鎖。

2、怎么實現的？需要考慮什么問題？

首先得知道這個函數的主要目的是實現page 到 vaddr的轉化。
其次我們得考慮多cpu和多任務，大家知道???? kernel可以在多個cpu上同時運行不同的task，然而它們共同使用一個內存地址空間，因此如何能保證N個cpu調用kmap_atomic不會將page映射到一個虛擬地址（vaddr）呢？

我們來看看kmap_atomic是如何實現的？

1）、定義一個percpu變量__kmap_atomic_idx，同時在當前cpu上禁用搶占，直到unmap的時候才開啟，這樣就保證了同一cpu其它任務不會調用該函數。除非該進程在unmap之前睡眠，如果真的那樣，別的進程就很可能在同一cpu重入kmap_atomic函數了，然后就可能映射到同一虛擬地址，因此在原子映射期間最好不要休眠。
2）、設計了一個完美的公式

??? type = kmap_atomic_idx_push();? //遞增一個percpu變量，返回遞增后的結果，增加一個計算type的函數表示kmap_atomic函數可以重入，就是上面說的該進程在unmap之前睡眠情況，但一般情況下不會發生沖入，所以該值應該是1，unmap時該值會--。當然重入的次數是有限制的，不會超過KM_TYPE_NR。
??? idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();//不同的cpusmp_processor_id()的值是不同的，因此，不同的cpu得到的idx不同。
??? vaddr = __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);//不同的idx得到的vaddr就不同了。
??? set_pte(kmap_pte-idx, mk_pte(page, prot)); //設置頁表
??? return (void *)vaddr;

總結，通過percpu變量+禁搶占+加計算公式，就實現了，不同cpu的不同進程調用kmap_atomic函數得到的vaddr是不同的。同時這也給我們實現atomic提供了一種思路，實際上atomic一般都會有一個percpu變量。

3、得到vaddr之后，頁表的建立。
我們就以arm為例，來說明一下，arm初始化的時候，會通過create_mapping來創建一些頁表，比如map_lowmem就會調用 create_mapping函數來建立整個低端內存的映射。

同樣地在函數devicemaps_init中會有如下代碼：
?967 ____map.pfn = __phys_to_pfn(virt_to_phys(vectors_page));
?968 ____map.virtual = 0xffff0000;
?969 ____map.length = PAGE_SIZE;
?970 ____map.type = MT_HIGH_VECTORS;
?971 ____create_mapping(&map);
這里有一點需要說明一點，雖然只映射了一個PAGE_SIZE，但是如果內核采用的二級頁表(即存在pgd，pte），而不是一級頁表（只有pgd）的話，會在create_mapping函數中，分配512個pte項（即512個pte指針ptep），遠遠大于KM_TYPE_NR個數。但是如果采用一級頁表的話，這就會有問題，這種情況應該不能用kmap_atomic函數，因為通過TOP_PTE(vaddr)宏是得不到ptep的，因此目前代碼中有如下保護：
?67 #ifdef CONFIG_DEBUG_HIGHMEM
?68 ____/*
?69 ____ * With debugging enabled, kunmap_atomic forces that entry to 0.
?70 ____ * Make sure it was indeed properly unmapped.
?71 ____ */
?72____BUG_ON(!pte_none((TOP_PTE(vaddr))));?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
?73 #endif
?

由此，我們可以看到kmap_atomic使用的是地址空間頂部的一小段地址空間（0xffff0000開始），內核邏輯將這一小段地址空間分成了若干個節（slot），每一節的大小是一個page的大小，可以用來映射一個page。雖然總共可用512個slot，但是只能用KM_TYPE_NR個，有點遺憾！！！

原文地址：　http://blog.chinaunix.net/uid-26817832-id-3358944.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的内核 kmap_atomic分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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