設置Linux保留物理內存並使用 （1）

平臺

硬件平臺： TQ2440

Linux版本：Linux 3.14.45

說明

1.在tq2440上，物理內存的起始地址是0x30000000，一共有64MB的內存，所以物理內存地址範圍是: 0x30000000 -> 0x33ffffff

2.可以在uboot傳給kernel的參數bootargs中添加一個"memblock=debug"，這樣在Linux啓動的時候，會將設置memblock的信息打印出來

參考博文

Linux内核---41.arm 内存初始化

http://bbs.chinaunix.net/thread-4143403-1-1.html

代碼調用

在Linux啓動的時候會調用machine相關的代碼定製部分系統保留內存，函數調用如下：

start_kernel

    ----> setup_arch

            ----> arm_memblock_init

                     ----> mdesc->reserve()

所以我們可以修改machine相關的代碼，添加reserve函數的實現。

方法一

修改mach-tq2440.c如下：

 1 diff --git a/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c b/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c

 2 index f9679fb..da75db2 100644

 3 --- a/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c

 4 +++ b/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c

 5 @@ -23,6 +23,7 @@

 6  #include

 7  #include

 8  #include

 9 +#include

10  

11  #include

12  #include

13 @@ -503,11 +504,28 @@ static void __init tq2440_machine_init(void)

14         s3c_pm_init();

15  }

16  

17 +static void __init tq2440_reserve(void) {

18 +    u32 paddr,size;

19 +

20 +    printk("%s enter.n", __func__);

21 +

22 +    paddr = 0x32000000;

23 +    size = 0x200000;

24 +

25 +    if (memblock_reserve(paddr, size) < 0) {

26 +        pr_err("failed to reserve DRAM - no memoryn");

27 +               return;

28 +    }

29 +

30 +    printk("reserve : reserve %dM memn", size>>20);

31 +}

32 +

33  MACHINE_START(TQ2440, "TQ2440")

34         /* Maintainer: Ben Dooks */

35         .atag_offset    = 0x100,

36  

37         .init_irq       = s3c2440_init_irq,

38 +    .reserve    = tq2440_reserve,

39         .map_io         = tq2440_map_io,

40         .init_machine   = tq2440_machine_init,

41         .init_time      = samsung_timer_init,

上面我們在0x32000000開始的地方保留了2MB的物理內存，然後調用memblock_reserve告訴系統。這個在系統的啓動信息中可以看到：

 1 [    0.000000] Machine: TQ2440

 2 [    0.000000] memblock_reserve: [0x00000030008200-0x0000003057fc03] flags 0x0 arm_memblock_init+0x4c/0x1bc

 3 [    0.000000] memblock_reserve: [0x00000030004000-0x00000030007fff] flags 0x0 arm_memblock_init+0x158/0x1bc

 4 [    0.000000] tq2440_reserve enter.

 5 [    0.000000] memblock_reserve: [0x00000032000000-0x000000321fffff] flags 0x0 tq2440_reserve+0x1c/0x50

 6 [    0.000000] reserve : reserve 2M mem

 7 [    0.000000] MEMBLOCK configuration:

 8 [    0.000000]  memory size = 0x4000000 reserved size = 0x77ba04

 9 [    0.000000]  memory.cnt  = 0x1

10 [    0.000000]  memory[0x0]    [0x00000030000000-0x00000033ffffff], 0x4000000 bytes flags: 0x0

11 [    0.000000]  reserved.cnt  = 0x3

12 [    0.000000]  reserved[0x0]    [0x00000030004000-0x00000030007fff], 0x4000 bytes flags: 0x0

13 [    0.000000]  reserved[0x1]    [0x00000030008200-0x0000003057fc03], 0x577a04 bytes flags: 0x0

14 [    0.000000]  reserved[0x2]    [0x00000032000000-0x000000321fffff], 0x200000 bytes flags: 0x0

上面的第5行和第14行就是我們自己設置的保留內存範圍信息。在Linux啓動後，在debugfs中也可以看到memblock的信息：

[root@TQ2440 /]# cat /sys/kernel/debug/memblock/memory 

   0: 0x30000000..0x33ffffff

[root@TQ2440 /]# cat /sys/kernel/debug/memblock/reserved 

   0: 0x30004000..0x30007fff

   1: 0x30008200..0x3057fc03

   2: 0x32000000..0x321fffff

   3: 0x33f60000..0x33ffbfff

   4: 0x33ffc540..0x33ffc96b

   5: 0x33ffc980..0x33ffc9f7

   6: 0x33ffca00..0x33ffca03

   7: 0x33ffca20..0x33ffca23

   8: 0x33ffca40..0x33ffca43

   9: 0x33ffca60..0x33ffca63

  10: 0x33ffca80..0x33ffcad2

  11: 0x33ffcae0..0x33ffcb32

  12: 0x33ffcb40..0x33ffcb92

  13: 0x33ffcba0..0x33ffcbbb

  14: 0x33ffcbc0..0x33ffcdc7

  15: 0x33ffcdd0..0x33ffffff

其中memory節點中存放的是可用的物理內存地址範圍，reserved表示已經分配出去的物理地址，第2行記錄的就是我們設置的。

既然添加了保留物理內存，那麼如何使用呢？下面我寫了一個簡單的內核模塊，使用我們添加的保留物理內存，下面是內核模塊的代碼：

 1 #include

 2 

 3 #define RESERVE_PHY  0x32000000

 4 #define RESERVE_SIZE 0x200000

 5 

 6 static char str[] = "pengdonglin137@163.comn";

 7 

 8 static __init int reserve_demo_init(void)

 9 {

10     memcpy(phys_to_virt(RESERVE_PHY), str, sizeof(str));

11 

12     printk("%s: virt: %pn", __func__, phys_to_virt(RESERVE_PHY));

13 

14     return 0;

15 }

16 

17 static __exit void reserve_demo_exit(void)

18 {

19     printk("%s: %sn", __func__, (char *)phys_to_virt(RESERVE_PHY));

20 }

21 

22 module_init(reserve_demo_init);

23 module_exit(reserve_demo_exit);

24 MODULE_LICENSE("GPL");

可以看到，我們直接調用函數phys_to_virt將物理地址轉換成虛擬地址，然後直接向這個虛擬地址中寫入數據，在模塊卸載時再將內容打印出出來。

1 [root@TQ2440 /]# insmod nfs/demo.ko 

2 [ 1417.153362] reserve_demo_init: virt: c2000000

3 [root@TQ2440 /]# 

4 [root@TQ2440 /]# rmmod demo

5 [ 1420.986938] reserve_demo_exit: pengdonglin137@163.com

6 [ 1420.986938] 

可以看到，第2行中得到物理地址0x32000000對應的虛擬地址是0xC2000000。在模塊卸載時打印出了我們之前寫入的內容。

這種方法使用與物理內存在Normal區域的情況。

方法二

修改mach-tq2440.c

 1 diff --git a/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c b/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c

 2 index f9679fb..345a868 100644

 3 --- a/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c

 4 +++ b/arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c

 5 @@ -23,6 +23,7 @@

 6  #include

 7  #include

 8  #include

 9 +#include

10  

11  #include

12  #include

13 @@ -503,11 +504,31 @@ static void __init tq2440_machine_init(void)

14         s3c_pm_init();

15  }

16  

17 +static void __init tq2440_reserve(void) {

18 +    u32 paddr,size;

19 +

20 +    printk("%s enter.n", __func__);

21 +

22 +    paddr = 0x32000000;

23 +    size = 0x200000;

24 +

25 +    if (memblock_reserve(paddr, size) < 0) {

26 +        pr_err("failed to reserve DRAM - no memoryn");

27 +               return;

28 +    }

29 +

30 +    memblock_free(paddr, size);

31 +    memblock_remove(paddr, size);

32 +

33 +    printk("reserve : reserve %dM memn", size>>20);

34 +}

35 +

36  MACHINE_START(TQ2440, "TQ2440")

37         /* Maintainer: Ben Dooks */

38         .atag_offset    = 0x100,

39  

40         .init_irq       = s3c2440_init_irq,

41 +    .reserve    = tq2440_reserve,

42         .map_io         = tq2440_map_io,

43         .init_machine   = tq2440_machine_init,

44         .init_time      = samsung_timer_init,

用新kernel啓動，在啓動信息中可以看到：

 1 [    0.000000] Machine: TQ2440

 2 [    0.000000] memblock_reserve: [0x00000030008200-0x0000003057fc03] flags 0x0 arm_memblock_init+0x4c/0x1bc

 3 [    0.000000] memblock_reserve: [0x00000030004000-0x00000030007fff] flags 0x0 arm_memblock_init+0x158/0x1bc

 4 [    0.000000] tq2440_reserve enter.

 5 [    0.000000] memblock_reserve: [0x00000032000000-0x000000321fffff] flags 0x0 tq2440_reserve+0x1c/0x68

 6 [    0.000000]    memblock_free: [0x00000032000000-0x000000321fffff] tq2440_reserve+0x3c/0x68

 7 [    0.000000] reserve : reserve 2M mem

 8 [    0.000000] MEMBLOCK configuration:

 9 [    0.000000]  memory size = 0x3e00000 reserved size = 0x57ba04

10 [    0.000000]  memory.cnt  = 0x2

11 [    0.000000]  memory[0x0]    [0x00000030000000-0x00000031ffffff], 0x2000000 bytes flags: 0x0

12 [    0.000000]  memory[0x1]    [0x00000032200000-0x00000033ffffff], 0x1e00000 bytes flags: 0x0

13 [    0.000000]  reserved.cnt  = 0x2

14 [    0.000000]  reserved[0x0]    [0x00000030004000-0x00000030007fff], 0x4000 bytes flags: 0x0

15 [    0.000000]  reserved[0x1]    [0x00000030008200-0x0000003057fc03], 0x577a04 bytes flags: 0x0

在kernel啓動後，在memory和reserved節點中：

[root@TQ2440 /]# cat /sys/kernel/debug/memblock/memory 

   0: 0x30000000..0x31ffffff

   1: 0x32200000..0x33ffffff

 可以看到，此時系統中有兩塊物理內存，但是這兩塊物理內存的地址之間不連續，中間有一個大小爲2MB的“洞”。此時在reserved節點看不到這部分內存。

[root@TQ2440 /]# cat /sys/kernel/debug/memblock/reserved 

   0: 0x30004000..0x30007fff

   1: 0x30008200..0x3057fc03

   2: 0x33f60000..0x33ffbfff

   3: 0x33ffc520..0x33ffc94b

   4: 0x33ffc960..0x33ffc9d7

   5: 0x33ffc9e0..0x33ffc9e3

   6: 0x33ffca00..0x33ffca03

   7: 0x33ffca20..0x33ffca23

   8: 0x33ffca40..0x33ffca43

   9: 0x33ffca60..0x33ffcab2

  10: 0x33ffcac0..0x33ffcb12