文件如何被分页读到页高速缓存,脏页数据又如何回写?

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搜索 @note_#if0 是由第三方项目提供不由内核源码中定义的极为重要的结构体，为方便理解而添加的。

kernel/base/include/los_vm_filemap.h

@@ -92,7 +92,7 @@ typedef struct FilePage {
     struct VmPhysSeg        *physSeg;      /* physical memory that file page belongs to */ //物理内存是唯一的
     struct VmPage           *vmPage;	//物理页框
     struct page_mapping     *mapping;	//此结构由文件系统提供，用于描述装入点 见于 ..\third_party\NuttX\include\nuttx\fs\fs.h
-    VM_OFFSET_T             pgoff;		//记录文件的位置,文件从哪个位置开始数据映射到文件页中的,用于读写文件数据时确定开始位置
+    VM_OFFSET_T             pgoff;		//页标，文件被切成一页一页读到内存
     UINT32                  flags;		//标签
     UINT16                  dirtyOff;	//脏页的页内偏移地址
     UINT16                  dirtyEnd;	//脏页的结束位置

kernel/base/include/los_vm_map.h

@@ -92,8 +92,8 @@ typedef struct VmFault {
     UINT32          flags;              /* FAULT_FLAG_xxx flags */	//缺页标识
     unsigned long   pgoff;              /* Logical page offset based on region */	//基于线性区的逻辑页偏移量
     VADDR_T         vaddr;              /* Faulting virtual address */ //产生缺页的虚拟地址
-    VADDR_T         *pageKVaddr;        /* KVaddr of pagefault's vm page's paddr */
-	//pageKVaddr为缺页的vm页面物理地址对应的内核虚拟地址,这里要说明下啥意思,缺页的意思是此进程的虚拟空间中没有这个虚拟地址的映射,
+    VADDR_T         *pageKVaddr;        /* KVaddr of pagefault's vm page's paddr */ //指的就是物理地址
+	//pageKVaddr为缺页的vm页面的物理地址,这里要说明下啥意思,缺页的意思是此进程MMU没有虚拟地址与物理地址的映射,
 	//但并不代表物理页框没有被别的进程虚拟空间所映射.一定要理解这里!
 } LosVmPgFault;
 //虚拟内存文件操作函数指针,上层开发可理解为 class 里的方法，注意是对线性区的操作
@@ -109,7 +109,7 @@ struct VmMapRegion {//线性区描述符,内核通过线性区管理虚拟地址
     LosVmSpace          *space;			//所属虚拟空间,虚拟空间由多个线性区组成
     LOS_DL_LIST         node;           /**< region dl list */				//链表节点,通过它将本线性区挂在VmSpace.regions上
     LosVmMapRange       range;          /**< region address range */		//记录线性区的范围
-    VM_OFFSET_T         pgOff;          /**< region page offset to file */	//区域页面到文件的偏移量
+    VM_OFFSET_T         pgOff;          /**< region page offset to file */	//以文件开始处的偏移量, 必须是分页大小的整数倍, 通常为0, 表示从文件头开始映射。
     UINT32              regionFlags;   /**< region flags: cow, user_wired *///线性区标签
     UINT32              shmid;          /**< shmid about shared region */	//shmid为共享线性区id
     UINT8               protectFlags;   /**< vm region protect flags: PROT_READ, PROT_WRITE, *///线性区中页框的访问许可权

kernel/base/vm/los_vm_fault.c

@@ -53,7 +53,7 @@ extern "C" {
 
 extern char __exc_table_start[];
 extern char __exc_table_end[];
-//线性区正确检查
+//线性区正确性检查
 STATIC STATUS_T OsVmRegionRightCheck(LosVmMapRegion *region, UINT32 flags)
 {
     if ((flags & VM_MAP_PF_FLAG_WRITE) == VM_MAP_PF_FLAG_WRITE) {//写入许可
@@ -102,8 +102,8 @@ STATIC VOID OsFaultTryFixup(ExcContext *frame, VADDR_T excVaddr, STATUS_T *statu
 #endif
 }
 
-#ifdef LOSCFG_FS_VFS
-STATIC STATUS_T OsDoReadFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmPgFault)
+#ifdef LOSCFG_FS_VFS 
+STATIC STATUS_T OsDoReadFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmPgFault)//读缺页
 {
     status_t ret;
     PADDR_T paddr;
@@ -112,16 +112,16 @@ STATIC STATUS_T OsDoReadFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmPgFault)
     LosVmSpace *space = region->space;
 
     ret = LOS_ArchMmuQuery(&space->archMmu, vaddr, NULL, NULL);//查询是否缺页
-    if (ret == LOS_OK) {
-        return LOS_OK;
+    if (ret == LOS_OK) {//注意这里时LOS_OK却返回,都OK了说明查到了物理地址,有页了。
+        return LOS_OK;//查到了就说明不缺页的，缺页就是因为虚拟地址没有映射到物理地址嘛
     }
-    if (region->unTypeData.rf.vmFOps == NULL || region->unTypeData.rf.vmFOps->fault == NULL) {
+    if (region->unTypeData.rf.vmFOps == NULL || region->unTypeData.rf.vmFOps->fault == NULL) {//线性区必须有实现了缺页接口
         VM_ERR("region args invalid, file path: %s", region->unTypeData.rf.file->f_path);
         return LOS_ERRNO_VM_INVALID_ARGS;
     }
 
     (VOID)LOS_MuxAcquire(&region->unTypeData.rf.file->f_mapping->mux_lock);
-    ret = region->unTypeData.rf.vmFOps->fault(region, vmPgFault);// 函数指针 g_commVmOps.OsVmmFileFault
+    ret = region->unTypeData.rf.vmFOps->fault(region, vmPgFault);// 函数指针，执行的是g_commVmOps.OsVmmFileFault
     if (ret == LOS_OK) {
         paddr = LOS_PaddrQuery(vmPgFault->pageKVaddr);//查询物理地址
         page = LOS_VmPageGet(paddr);//获取page
@@ -294,7 +294,7 @@ status_t OsDoSharedFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmPgFault)
     }
 
     (VOID)LOS_MuxAcquire(&region->unTypeData.rf.file->f_mapping->mux_lock);
-    ret = region->unTypeData.rf.vmFOps->fault(region, vmPgFault);
+    ret = region->unTypeData.rf.vmFOps->fault(region, vmPgFault);//函数指针，执行的是g_commVmOps.OsVmmFileFault
     if (ret == LOS_OK) {
         paddr = LOS_PaddrQuery(vmPgFault->pageKVaddr);
         page = LOS_VmPageGet(paddr);
@@ -330,14 +330,14 @@ STATIC STATUS_T OsDoFileFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmPgFault, U
 {
     STATUS_T ret;
 
-    if (flags & VM_MAP_PF_FLAG_WRITE) {
-        if (region->regionFlags & VM_MAP_REGION_FLAG_SHARED) {
+    if (flags & VM_MAP_PF_FLAG_WRITE) {//写页的时候产生缺页
+        if (region->regionFlags & VM_MAP_REGION_FLAG_SHARED) {//共享线性区
             ret = OsDoSharedFault(region, vmPgFault);//写操作时的共享缺页,最复杂,此页上的更改将写入磁盘文件
-        } else {
+        } else {//非共享线性区
             ret = OsDoCowFault(region, vmPgFault);//(写时拷贝技术)写操作时的私有缺页,pagecache被复制到私有的任意一个页面上，并在此页面上进行更改,不会直接写入磁盘文件
         }
-    } else {
-        ret = OsDoReadFault(region, vmPgFault);//读时缺页,读最简单 只需共享页面缓存
+    } else {//读页的时候产生缺页
+        ret = OsDoReadFault(region, vmPgFault);//读时缺页,读最简单
     }
     return ret;
 }
@@ -395,15 +395,15 @@ STATUS_T OsVmPageFaultHandler(VADDR_T vaddr, UINT32 flags, ExcContext *frame)
     }
 
     vaddr = ROUNDDOWN(vaddr, PAGE_SIZE);//为啥要向下圆整，因为这一页要重新使用，需找到页面基地址
-#ifdef LOSCFG_FS_VFS
-    if (LOS_IsRegionFileValid(region)) {
+#ifdef LOSCFG_FS_VFS 
+    if (LOS_IsRegionFileValid(region)) {//是否为文件线性区
         if (region->unTypeData.rf.file->f_mapping == NULL) {
             goto  CHECK_FAILED;
         }
-        vmPgFault.vaddr = vaddr;
+        vmPgFault.vaddr = vaddr;//
         vmPgFault.pgoff = ((vaddr - region->range.base) >> PAGE_SHIFT) + region->pgOff;
         vmPgFault.flags = flags;
-        vmPgFault.pageKVaddr = NULL;
+        vmPgFault.pageKVaddr = NULL;//没有物理地址
 
         status = OsDoFileFault(region, &vmPgFault, flags);//缺页处理
         if (status) {

kernel/base/vm/los_vm_filemap.c

@@ -423,7 +423,7 @@ STATIC INT32 OsFlushDirtyPage(LosFilePage *fpage)
         VM_ERR("WritePage error ret %d", ret);
     }
     ret = (ret <= 0) ? LOS_NOK : LOS_OK;
-    OsCleanPageDirty(fpage->vmPage);//还清白之身,哈哈,臣妾又干净了.
+    OsCleanPageDirty(fpage->vmPage);//撕掉脏页标签，还清白之身,哈哈,臣妾又干净了.
     (VOID)file_seek(file, oldPos, SEEK_SET);//写完了脏数据，切回到老位置,一定要回到老位置，因为回写脏数据是内核的行为，而不是用户的行为
 
     return ret;
@@ -504,7 +504,7 @@ VOID OsDelMapInfo(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmf, BOOL cleanDirty)
 }
 /**************************************************************************************************
 文件缺页时的处理,先读入磁盘数据，再重新读页数据
-
+被 OsDoReadFault(...),OsDoCowFault(...),OsDoSharedFault(...) 等调用
 **************************************************************************************************/
 INT32 OsVmmFileFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmf)
 {
@@ -527,11 +527,11 @@ INT32 OsVmmFileFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmf)
 
     /* get or create a new cache node */
     LOS_SpinLockSave(&mapping->list_lock, &intSave);
-    fpage = OsFindGetEntry(mapping, vmf->pgoff);//获取fpage
-    if (fpage != NULL) {
+    fpage = OsFindGetEntry(mapping, vmf->pgoff);//获取文件页
+    if (fpage != NULL) {//找到了,该页已经在页高速缓存中
         OsPageRefIncLocked(fpage);
-    } else {
-        fpage = OsPageCacheAlloc(mapping, vmf->pgoff);//分配一个vmpage(物理页框) + fpage
+    } else {//真的缺页了,页高速缓存中没找到
+        fpage = OsPageCacheAlloc(mapping, vmf->pgoff);//分配一个文件页，将数据初始化好，包括vmpage(物理页框)
         if (fpage == NULL) {
             VM_ERR("Failed to alloc a page frame");
             LOS_SpinUnlockRestore(&mapping->list_lock, intSave);
@@ -571,7 +571,7 @@ INT32 OsVmmFileFault(LosVmMapRegion *region, LosVmPgFault *vmf)
     }
 
     /* share page fault, mark the page dirty */
-    if ((vmf->flags & VM_MAP_PF_FLAG_WRITE) && (region->regionFlags & VM_MAP_REGION_FLAG_SHARED)) {
+    if ((vmf->flags & VM_MAP_PF_FLAG_WRITE) && (region->regionFlags & VM_MAP_REGION_FLAG_SHARED)) {//有过写操作或者为共享线性区
         OsMarkPageDirty(fpage, region, 0, 0);//标记为脏页,要回写磁盘,内核会在适当的时候回写磁盘
     }
 
@@ -759,7 +759,7 @@ LosFilePage *OsPageCacheAlloc(struct page_mapping *mapping, VM_OFFSET_T pgoff)
     fpage->physSeg = physSeg;		//页框所属段.其中包含了 LRU LIST ==
     fpage->vmPage = vmPage;			//物理页框
     fpage->mapping = mapping;		//记录所有文件页映射
-    fpage->pgoff = pgoff;			//偏移
+    fpage->pgoff = pgoff;			//将文件切成一页页，页标
     (VOID)memset_s(kvaddr, PAGE_SIZE, 0, PAGE_SIZE);//页内数据清0
 
     return fpage;

kernel/base/vm/los_vm_map.c

@@ -452,7 +452,7 @@ LosVmMapRegion *OsCreateRegion(VADDR_T vaddr, size_t len, UINT32 regionFlags, un
 	//创建线性区的本质就是在画饼，见如下操作:
     region->range.base = vaddr;	//虚拟地址作为线性区的基地址
     region->range.size = len;	//线性区大小，这是线性区构思最巧妙的地方，只要不过分，蓝图随便画。
-    region->pgOff = offset;		//页内偏移
+    region->pgOff = offset;		//页标
     region->regionFlags = regionFlags;//标识,可读/可写/可执行
     region->regionType = VM_MAP_REGION_TYPE_NONE;//未映射
     region->forkFlags = 0;		//

kernel/base/vm/los_vm_phys.c

@@ -255,11 +255,17 @@ LosVmPage *OsVmPhysToPage(paddr_t pa, UINT8 segID)
     offset = pa - seg->start;//得到偏移地址
     return (seg->pageBase + (offset >> PAGE_SHIFT));//得到第n页page
 }
-//通过page获取内核空间的虚拟地址 参考OsArchMmuInit
+
+/******************************************************************************
+ 通过page获取内核空间的虚拟地址 参考OsArchMmuInit
+ #define SYS_MEM_BASE            DDR_MEM_ADDR /* physical memory base 物理地址的起始地址 * /
+ 本函数非常重要，通过一个物理地址找到内核虚拟地址
+ 内核静态映射:提升虚实转化效率,段映射减少页表项
+******************************************************************************/
 VOID *OsVmPageToVaddr(LosVmPage *page)//
 {
     VADDR_T vaddr;
-    vaddr = KERNEL_ASPACE_BASE + page->physAddr - SYS_MEM_BASE;//page->physAddr - SYS_MEM_BASE 得到物理地址上的偏移量
+    vaddr = KERNEL_ASPACE_BASE + page->physAddr - SYS_MEM_BASE;//page->physAddr - SYS_MEM_BASE 得到物理地址的偏移量
 	//因在整个虚拟内存中内核空间和用户空间是通过地址隔离的，如此很巧妙的就把该物理页映射到了内核空间
 	//内核空间的vmPage是不会被置换的，因为是常驻内存，内核空间初始化mmu时就映射好了L1表
     return (VOID *)(UINTPTR)vaddr;
@@ -466,7 +472,7 @@ VOID LOS_PhysPageFree(LosVmPage *page)
         LOS_SpinUnlockRestore(&seg->freeListLock, intSave);
     }
 }
-
+//供外部调用
 LosVmPage *LOS_PhysPageAlloc(VOID)
 {
     return OsVmPhysPagesGet(ONE_PAGE);//分配一页物理页

kernel/base/vm/los_vm_syscall.c

@@ -98,7 +98,7 @@ flags	控制程序对内存段的改变所造成的影响，有如下属性：
 		MAP_PRIVATE：内存段私有，对它的修改值仅对本进程有效。
 		MAP_SHARED：把对该内存段的修改保存到磁盘文件中。
 fd		打开的文件描述符。
-offset	用以改变经共享内存段访问的文件中数据的起始偏移值。
+offset	以文件开始处的偏移量, 必须是分页大小的整数倍, 通常为0, 表示从文件头开始映射。
 成功返回：虚拟内存地址，这地址是页对齐。
 失败返回：(void *)-1。
 **************************************************/

zzz/doc/note_ipc.h

@@ -25,9 +25,9 @@
 ****************************************************************/
 
 /*		*/
-/**************************************************************************************************
+/******************************************************************************
  
-**************************************************************************************************/
+******************************************************************************/