linux mem_map

在 Linux 中，`mem_map` 是一个指向物理内存页框描述符结构的指针数组，用于跟踪内核对物理内存的使用情况。每个物理内存页框都有一个对应的描述符结构。这个数组的每个元素都是一个 `struct page` 结构体，它包含了描述该页框的各种信息，如页框的状态、使用计数、属性等。这些信息可以帮助内核进行内存管理，如分配、释放、映射、缓存等操作。

当内核需要分配一块物理内存时，它会在 `mem_map` 中寻找一个未被占用的页框描述符结构。内核会将该页框描述符结构中的状态设置为已使用，同时返回该页框的虚拟地址，以便进程可以使用。当释放内存时，内核会将页框描述符结构的状态设置为未使用，以便下次可以再次使用。

总之，`mem_map` 是 Linux 内核用于管理物理内存的重要数据结构之一。

相关问题

linux mem_map报错undefined

`mem_map`是Linux内核中用于管理物理内存的数据结构之一，用于跟踪物理内存页面的使用情况。如果在使用`mem_map`时发生undefined错误，可能是由于未包含相应的头文件或未正确初始化该数据结构导致的。可以检查代码中是否包含了`<linux/mm.h>`头文件，并且确保在使用`mem_map`之前已经初始化了相关的数据结构。此外，也可以查看系统日志或调试信息以获取更多有关错误的信息。

此应用程序执行到最后会出现错误提示“trying to free free page”，这是由于sys_shmget函数在 使用get_free_page函数申请到一个物理页时，将此物理页在mem_map中记录的引用计数设置为1，而再次调 用sys_shmget函数使用key从vector中获取共享的物理页时，没有增加此物理页在mem_map中的引用计数。 所以，当生产者进程和消费者进程退出时，都会调用free_page函数释放此物理页，每调用一次就会将 mem_map中的引用计数减1，导致一个物理页的引用计数被减为了负数，这是Linux物理页管理程序所不允许 的，所以执行了mm/memory.c中free_page函数的最后一行（第310行）代码打印出错信息。请读者改进 sys_shmget函数，当能够使用key从vector中获取共享的物理页时，将此物理页在mem_map中的引用计数增 加1该如何修改。

可以在sys_shmget函数中找到使用get_free_page函数申请到一个物理页的代码，在此代码后面添加mem_map引用计数增加的代码即可。具体实现如下：

unsigned long sys_shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)
{
    struct shmid_ds *buf;
    struct shminfo *inf;
    struct shm_file_data *shm_file;
    struct page *page;
    unsigned long addr;
    int shmid, err, temp;
    int i;

    down(&shm_ids.sem);

    // 查找 key 对应的共享内存是否已经存在
    for (i = 0; i < SHM_NR; i++) {
        if (shm_ids.used_ids[i] &&
            shm_ids.shm_file[i]->key == key) {
            shm_file = shm_ids.shm_file[i];
            break;
        }
    }

    // 如果 key 对应的共享内存不存在，就创建一个新的共享内存
    if (i == SHM_NR) {
        if (!(shmflg & IPC_CREAT)) { // 如果没有创建新的共享内存的权限
            up(&shm_ids.sem);
            return -EINVAL;
        }

        // 查找一个空闲的共享内存结构体
        for (i = 0; i < SHM_NR; i++) {
            if (!shm_ids.used_ids[i]) {
                shm_file = kmalloc(sizeof(struct shm_file_data), GFP_KERNEL);
                if (!shm_file) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    return -ENOMEM;
                }

                // 申请一个物理页
                page = get_free_page();
                if (!page) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    kfree(shm_file);
                    return -ENOMEM;
                }

                // 将物理页映射到内核空间
                addr = (unsigned long) page_address(page);
                if (!addr) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    free_page((unsigned long) page);
                    kfree(shm_file);
                    return -ENOMEM;
                }

                // 初始化共享内存结构体
                shm_file->key = key;
                shm_file->page = page;
                shm_file->attached = 0;

                // 将共享内存结构体添加到 vector 中
                temp = find_empty_slot();
                if (temp == -1) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    free_page((unsigned long) page);
                    kfree(shm_file);
                    return -EINVAL;
                }
                shm_ids.used_ids[temp] = 1;
                shm_ids.shm_file[temp] = shm_file;

                // 设置物理页在 mem_map 中的引用计数
                atomic_inc(&mem_map[MAP_NR(page->phys_addr)].count);

                buf = (struct shmid_ds *) getname(kernel_stack, (char *) arg2);
                if (!buf) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    free_page((unsigned long) page);
                    kfree(shm_file);
                    return -EFAULT;
                }

                // 初始化共享内存的元信息
                buf->shm_nattch = 0;
                buf->shm_page = page;
                buf->shm_segsz = PAGE_SIZE;

                putname((char *) arg2);
                up(&shm_ids.sem);
                return temp;
            }
        }
        up(&shm_ids.sem);
        return -EINVAL;
    }

    // 如果 key 对应的共享内存已经存在，就返回共享内存的编号
    shmid = i;
    shm_file = shm_ids.shm_file[shmid];

    // 设置物理页在 mem_map 中的引用计数
    atomic_inc(&mem_map[MAP_NR(shm_file->page->phys_addr)].count);

    up(&shm_ids.sem);
    return shmid;
}

在上述代码中，我们在申请到物理页后，添加了以下代码：

// 设置物理页在 mem_map 中的引用计数
atomic_inc(&mem_map[MAP_NR(page->phys_addr)].count);

这样，在使用key从vector中获取共享的物理页时，就会增加此物理页在mem_map中的引用计数，从而避免了引用计数被减为负数的问题。