一、内存映射
所谓的内存映射就是把物理内存映射到进程的地址空间之内，这些应用程序就可以直接使用输入输出的地址空间，从而提高读写的效率。Linux提供了mmap()函数，用来映射物理内存。
在驱动程序中，应用程序以设备文件为对象，调用mmap()函数，内核进行内存映射的准备工作，生成vm_area_struct结构体，然后调用设备驱动程序中定义的mmap函数。
二、 映射的种类
把同一个物理地址映射为虚拟地址有两种方法，第一种是mmap()函数将物理地址映射到进程的虚拟地址空间中去，第二种方法为ioremap()函数映射到内核虚拟地址上的方法。
应用程序中的mmap函数:
void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset);
start 映射到进程空间的虚拟地址
length 映射空间的大小
prot 映射到内存的读写权限
flags flags可取MAP_SHARED,MAP_PRIVATE,MAP_FIXED,如果是MAP_SHARED,此进程对映射空间的内容修改会影响到其它的进程，即对其它的进程可见，而MAP_PRIVATE，此进程修改的内容对其它的进程不可见
fd 要映射文件的文件标识符
offset 映射文件的位置，一般从头开始。而在设备文件中，表示映射物理地址的起始地址
备注：
MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。
MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。
MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。
MAP_DENYWRITE //这个标志被忽略。
MAP_EXECUTABLE //同上
MAP_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。
MAP_LOCKED //锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。
MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。
MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。
MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。
MAP_FILE //兼容标志，被忽略。
MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。
MAP_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。
MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。
设备驱动程序的mmap函数：
int mmap(struct file*filp,struct vm_area_struct *vma);
首先调用应用程序的mmap函数，然后内核进行适当处理之后，进行相应的内存映射，即生成vm_area_struct结构体，然后传递给设备驱动程序的mmap函数。
关于vma中的一些参数说明:
(1)unsigned long vm_start 映射到进程空间的起始地址
(2)unsigned long vm_end 映射到进程空间的结束地址
(3)unsigned long vm_flags 即包含在应用程序中mmap中的flags值,如VM_READ,VM_WRITE,VM_SHARED,VM_EXEC
(4)unsigned long vm_pgoff 映射到物理内存的偏移量
mmap映射的方法:
有两种方法建立页表，一次性建立页表，可以调用函数remap_pfn_range和每次建立一个页的页表，调用函数nopage。
remap_pfn_range:
这个函数的功能是一次性建立新的页表去映射物理地址。
int remap_pfn_range(struct vma_area_struct* vma,unsigned long virt_addr,unsigned long pfn,unsigned long size,pgprot_t prot);
返回值:映射成功时返回0，否则返回一个错误的负数代码。
vma 物理地址被映射到的虚拟内存区域
virt_addr 被映射到进程空间的起始虚拟地址。页表建立的范围在virt_addr到virt_addr+size
pfn 对应物理地址的页框号，一般是vma->vm_pgoff域。
size 被映射区域的字节大小
prot vma->vm_page_prot
nopage：
struct page *(*nopage) (struct vm_area_struct *vma,unsigned long address,int *type);
vm_area_struct:虚拟内存区域
address:发生page fault的进程空间的虚拟地址
type page fault的处理类型
get_page(struct page* pageptr);
增加被映射页的使用次数。
3. remap_pfn_range与nopage的区别
(1)remap_pfn_range一次性建立页表,而nopage通过缺页中断找到内核虚拟地址，然后通过内核虚拟地址找到对应的物理页
(2)remap_pfn_range函数只对保留页和物理内存之外的物理地址映射，而对常规RAM，remap_pfn_range函数不能映射，而nopage函数可以映射常规的RAM。
