OK6410A 开发板 (八) 99 linux-5.11 OK6410A 文件访问实例mmap与read的比较

文件读写基本流程读文件1、进程调用库函数向内核发起读文件请求；2、内核通过检查进程的文件描述符定位到虚拟文件系统的已打开文件列表表项；3、调用该文件可用的系统调用函数read()3、read()函数通过文件表项链接到目录项模块，根据传入的文件路径，在目录项模块中检索，找到该文件的inode；4、在inode中，通过文件内容偏移量计算出要读取的页；5、通过inode找到文件对应的address_space；6、在address_space中访问该文件的页缓存树，查找对应的页缓存结点：如果页缓存命中，那么直接返回文件内容；如果页缓存缺失，那么产生一个页缺失异常，创建一个页缓存页，同时通过inode找到文件该页的磁盘地址，读取相应的页填充该缓存页；重新进行第6步查找页缓存；// generic_file_read_iter->generic_file_buffered_read->generic_file_buffered_read_get_pages->find_get_pages_contig 获取 页缓存失败 并不会产生异常,而是直接 从硬盘读数据7、文件内容读取成功。写文件1、进程调用库函数向内核发起读文件请求；2、内核通过检查进程的文件描述符定位到虚拟文件系统的已打开文件列表表项；3、调用该文件可用的系统调用函数read()3、read()函数通过文件表项链接到目录项模块，根据传入的文件路径，在目录项模块中检索，找到该文件的inode；4、在inode中，通过文件内容偏移量计算出要读取的页；5、通过inode找到文件对应的address_space；6. 在address_space中查询对应页的页缓存是否存在：如果页缓存命中，直接把文件内容修改更新在页缓存的页中。写文件就结束了。这时候文件修改位于页缓存，并没有写回到磁盘文件中去。如果页缓存缺失，那么产生一个页缺失异常，创建一个页缓存页，同时通过inode找到文件该页的磁盘地址，读取相应的页填充该缓存页。此时缓存页命中，进行第6步。// generic_file_read_iter->generic_file_buffered_read->generic_file_buffered_read_get_pages->find_get_pages_contig 获取 页缓存失败 并不会产生异常,而是直接 从硬盘读数据7 一个页缓存中的页如果被修改，那么会被标记成脏页。脏页需要写回到磁盘中的文件块。有两种方式可以把脏页写回磁盘：手动调用sync()或者fsync()系统调用把脏页写回pdflush进程会定时把脏页写回到磁盘8. 文件写入成功

• 详细流程

1. open时 通过文件表项链接到目录项模块，根据传入的文件路径，在目录项模块中检索，找到该文件的inode,创建file结构体
2. lseek时,通过文件内容偏移量计算出 页缓存地址  和 对应的 address_space
3. read 时1. (file->f_op->read)->generic_file_read->generic_file_aio_read->do_generic_file_read->do_generic_mapping_read 会在页缓存中查找,如果找不到,进行2,如果找到,直接返回2. (address_space->a_ops->readpage,即ext3_files_read)->mpage_readpage->do_mpage_readpage->mpage_bio_submit->submit_bio->generic_make_request 读取 文件内容到页缓存3. 然后进行1问题 : 缓存内存页 struct page 被放到了哪里? 被放到了 address_space(中的 radix_tree)里address_space 直接挂在了 file结构体下,不用复杂管理page 由 radix_tree 管理fd->file->address_space->radix_tree->pagefile->f_mapping->i_mapping->i_data->i_pages->(radix_tree_node,即xa_node)->slots[0]->page

1. open时 通过文件表项链接到目录项模块，根据传入的文件路径，在目录项模块中检索，找到该文件的inode,创建file结构体
2. lseek时,通过文件内容偏移量计算出  要读取的磁盘页地址3. 调用mmap,参数为 fd >=0 flags=MAP_SHARED 陷入内核sys_mmap
4. sys_mmap进入并返回 3.  通过 addr = get_unmapped_area 得到虚拟地址空间4.  通过 file->f_op->mmap (具体是文件系统ext4 的 struct file_operations ext4_file_operations 中的 mmap成员ext4_file_mmap)设置了 vma->vm_ops = &ext4_file_vm_ops
5. 访存(读),访存时发生异常(vector_dabt)1. __vectors_start->vector_dabt->__dabt_usr->dabt_helper->v7_early_abort->do_DataAbort->do_page_fault2. do_page_fault->do_shared_fault->__do_fault->(vma->vm_ops->fault,即ext4_file_vm_ops中的 fault成员 :ext4_filemap_fault) //申请物理内存地址,并读磁盘文件内容到物理内存地址ext4_filemap_fault->filemap_fault->page = find_get_page(mapping, offset); 			// 申请物理内存地址fpin = do_async_mmap_readahead(vmf, page); 		// 根据 要读取的磁盘页地址 读文件内容到内存物理内存地址3. do_page_fault->do_shared_fault->__do_fault->finish_fault // 建立映射关系finish_faultalloc_set_pte(vmf, page); 							// 建立映射关系问题 :  struct page 被放到了哪里? 被放到了 vm_fault(的page 成员)里vm_fault  由 VMA 管理page 被直接挂到了 vm_fault 的成员里,不用复杂管理arch/arm/mm/fault.c 中的 __do_page_fault 创建了 vma(创建时vma已经建立好联系了,挂载到了链表和树中) ,并调用了 handle_mm_fault(vma,...)->__handle_mm_fault(vma,...)在 __handle_mm_fault 中 创建了 vmf , 将 vma 封装到 vmf 中,并让 handle_pte_fault->do_fault->do_shared_fault->__do_fault->(vma->vm_ops->fault,即ext4_filemap_fault)->filemap_fault 去填充 vmf 的 page 结构体