Linux内核之Binder驱动内存映射实现：binder_update_page_range实例用法(三十八)

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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- 🌻1.前言
- 🌻2.Linux内核之binder_update_page_range介绍
- - [🐓2.1 功能概述](#🐓2.1 功能概述)
  - [🐓2.2 技术细节](#🐓2.2 技术细节)
  - [🐓2.3 安全性考虑](#🐓2.3 安全性考虑)
  - [🐓2.4 总结](#🐓2.4 总结)
- 🌻3.代码实例

🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之binder_update_page_range实例用法

🌻2.Linux内核之binder_update_page_range介绍

Android Binder是Android系统中用于进程间通信（IPC）的一种机制。Binder驱动程序负责实现Binder机制的核心功能，包括数据的传递、线程的管理等。在Binder驱动程序中，binder_update_page_range函数是一个重要的函数，用于处理内存映射的相关操作。

🐓2.1 功能概述

binder_update_page_range函数主要处理Binder内存映射的更新。在Binder通信中，客户端与服务端通过Binder机制进行数据交换，这些数据通常存储在内核空间的内存中。为了减少数据复制，Binder机制采用了内存映射的方式，将内核空间的内存直接映射到用户空间的内存。binder_update_page_range函数在这个过程中起到了关键作用，它负责更新内存映射的范围，确保数据的一致性和安全性。

🐓2.2 技术细节

当Binder驱动需要更新内存映射的范围时，它会调用binder_update_page_range函数。这个函数接收四个参数：

proc：指向当前进程的Binder进程结构体。
vma：指向内存区域的结构体，代表了用户空间的虚拟内存区域。
start：需要更新的内存区域的起始地址。
end：需要更新的内存区域的结束地址。

函数首先会检查传递的参数是否有效。如果参数无效，函数会直接返回错误代码。
接下来，函数会遍历proc中的buffers链表，查找与start和end地址匹配的内存缓冲区。对于找到的每个缓冲区，函数会执行以下操作：

如果缓冲区是写缓冲区（is_buffer为真），并且当前进程有写权限，则设置相应的页面为可写。
如果缓冲区是读缓冲区（is_buffer为假），则设置相应的页面为只读。
如果end地址在缓冲区的范围内，但start地址不在，则设置end地址对应的页面为只读。

在更新页面权限的过程中，函数会使用vm_insert_page和vm_set_page_range等函数来操作虚拟内存区域。

🐓2.3 安全性考虑

binder_update_page_range函数在更新内存映射时，会根据进程的权限来设置页面的读写权限。这样可以防止没有权限的进程修改其他进程的数据，从而保证了数据的安全性和一致性。

🐓2.4 总结

binder_update_page_range函数是Binder驱动程序中一个关键的函数，它负责更新Binder内存映射的范围，确保数据的一致性和安全性。通过合理的参数检查和页面权限设置，该函数有效地管理了Binder通信过程中的内存映射，提高了Android系统的稳定性和可靠性。

🌻3.代码实例

cpp 复制代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/vmalloc.h>

#define PAGE_SIZE 4096

struct binder_lru_page {
    void *page_ptr;
    struct list_head lru;
    struct binder_alloc *alloc;
};

struct binder_alloc {
    int pid; // 进程ID
    unsigned char buffer[PAGE_SIZE]; // 缓冲区
    struct binder_lru_page *pages; // 内存页面列表
    struct vm_area_struct *vma; // 进程的虚拟内存区域
    struct mm_struct *vma_vm_mm; // 进程的内存描述符
    size_t pages_high; // 分配的页面数量
};

// 模拟 binder_update_page_range 函数，这里简单返回 0 表示成功
static int binder_update_page_range(struct binder_alloc *alloc, int allocate,
                                    void __user *start, void __user *end)
{
    printk(KERN_INFO "Binder update page range called\n");
    return 0;
}

static int __init my_module_init(void)
{
    void __user *start_addr = (void *)0x10000000; // 虚拟地址起始位置
    void __user *end_addr = (void *)(0x10000000 + PAGE_SIZE); // 虚拟地址结束位置
    struct binder_alloc alloc;
    int ret;

    printk(KERN_INFO "Module init\n");

    // 初始化Binder分配器
    alloc.pid = 1; // 设置进程ID
    alloc.pages = kmalloc(sizeof(struct binder_lru_page), GFP_KERNEL);
    if (!alloc.pages) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory for pages\n");
        return -ENOMEM;
    }
    // 调用binder_update_page_range()函数分配内存页面并建立映射
    ret = binder_update_page_range(&alloc, 1, start_addr, end_addr);
    if (ret < 0) {
        printk(KERN_ERR "Failed to map virtual address to physical space\n");
        kfree(alloc.pages);
        return ret;
    }

    printk(KERN_INFO "Mapped virtual address to physical space\n");

    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Module exit\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

binder_update_page_range 函数是 Android Binder 驱动中的一个关键部分，用于管理 Binder 缓冲区的内存分配和映射。它的作用包括：
1.分配或释放用户空间和内核空间之间的内存页面。
2.在用户空间和内核空间之间建立内存页面的映射。
3.管理内存页面的LRU（最近最少使用）列表，以便在需要时可以快速访问。
binder_update_page_range数的主要功能：

接收参数 alloc，它是一个指向 binder_alloc 结构体的指针，包含了内存分配器的信息。
接收参数 allocate，用于指示是分配内存页面还是释放内存页面。
接收参数 start 和 end，表示用户空间的虚拟地址范围。
遍历指定范围内的每个页面，检查是否已经分配了相应的页面，如果没有，则进行分配。
对于分配的页面，将其映射到用户空间。
对于释放的页面，将其重新加入到LRU列表中以便重复使用。
最后，根据需要释放锁和资源，并返回适当的错误码。