用户空间使用缓存内存通常不是标准做法,因为非缓存内存操作硬件平台紧密相关,并且通常被保留给内核模块设备驱动程序使用。

一、方法

用户空间程序一般不直接处理缓存内存问题,因为它们依赖于操作系统管理内存缓存一致性。尽管如此,如果确实需要用户空间访问缓存内存这里有一些可能方法

  1. 使用mmap()系统调用与MAP_UNCACHED标志:一些架构支持MAP_UNCACHED标志,允许将文件设备内存映射用户空间,而不使用缓存。但是,并非所有系统支持此标志。
  2. 使用O_SYNC与open()和mmap():当打开文件用于内存映射时,可以使用O_SYNC标志来确保每次写操作直接传输磁盘绕过操作系统缓存然后可以使用mmap()将此文件映射用户空间
  3. 使用madvise()系统调用madvise()系统调用允许程序为已映射的内存区域提供建议。其中的MADV_DONTNEED建议可以操作系统知道区域不再需要,从而释放相关资源。虽然这不是直接的非缓存访问,但它可以用于管理已映射的内存,从而在一定程度上控制缓存行为
  4. 使用mlock()和munlock():这两个系统调用可以用于锁定和解物理内存页,防止其被交换出。虽然这并不会使内存访问变为非缓存的,但它确实可以确保特定的内存区域保持在物理内存中。
  5. 使用hugetlb文件系统hugetlb文件系统允许程序使用大页内存,这可以绕过一些常规的页缓存机制。这需要特殊配置编程,但可以提供更精确的内存控制
  6. 直接硬件访问:在某些特定的情况下,例如嵌入式系统或驱动开发中,可能需要直接访问硬件或使用特殊的内存区域。这通常涉及到对特定设备寄存器的直接读写,完全绕过操作系统的缓存机制

二、示例

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h&gt;  
#include <sys/mman.h&gt;  
#include <fcntl.h&gt;  
#include <unistd.h&gt;  
  
int main() {  
    int fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);  
    if (fd == -1) {  
        perror("Error opening /dev/mem");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    // 设置要映射的物理地址范围和映射长度  
    off_t phys_addr = 0xXYZ00000; // 替换为实际的物理地址  
    size_t length = 0x1000; // 映射的长度,可根据需要调整  
  
    // 使用 mmap() 创建非缓存内存映射  
    void *mapped_addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_UNCACHED, fd, phys_addr);  
    if (mapped_addr == MAP_FAILED) {  
        perror("Error mapping memory");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    // 现在可以使用 mapped_addr 访问非缓存内存  
    // 在此进行读写操作...  
    // 例如:*((volatile uint32_t *)mapped_addr) = 0x12345678;  
  
    // 解除映射  
    if (munmap(mapped_addr, length) == -1) {  
        perror("Error unmapping memory");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    // 关闭文件描述符  
    close(fd);  
  
    return 0;  
}

上述示例代码中,首先打开/dev/mem设备文件,获得一个文件描述符然后通过调用mmap()函数,将物理地址空间中的一段内存映射到用户空间的地址中。在mmap()调用中,使用MAP_UNCACHED标志来指定创建非缓存内存映射。然后可以使用返回mapped_addr指针来访问非缓存内存,并进行读写操作最后,使用munmap()函数解除映射,并关闭文件描述符

注意,使用非缓存内存需要谨慎处理。确保你了解非缓存内存的性质和限制,并遵循正确编程实践来避免潜在问题。此外,非缓存内存的访问速度较快,但也存在潜在风险,如数据一致性和缓存一致性问题。因此,在使用非缓存内存时,务必小心谨慎并充分了解相关硬件软件文档

三、rdmacore中的使用例

buf->buf = mmap(NULL, buf->length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
  1. buf->buf: 这是一个指针指向一个结构体中的另一个指针,该结构可能是一个自定义数据类型用于保存映射区域的地址和其他相关信息

  2. mmap: 这是mmap系统调用的函数,用于在调用进程地址空间中创建一个新的映射。

  3. mmap的参数:

综上所述,这段代码创建了一个新的匿名映射在调用进程地址空间中,该映射区域是可读和可写的,并且是私有的(对映射区域的修改不会写回到任何文件)。然后它将映射区域的起始地址保存到buf->buf指针中。

原文地址:https://blog.csdn.net/eidolon_foot/article/details/134825849

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