内核管理实战之查找进程虚存区

       内核时常需要对进程的某个虚存区进行操作，那就需要找到该虚存区，内核里面
就提供了一个内核API，可以由一个虚拟地址，找到该地址所在的虚存区。
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1，该内核API解析。

1590 /* Look up the first VMA which satisfies  addr < vm_end,  NULL if none. */
1591 struct vm_area_struct *find_vma(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1592 {
1593     struct vm_area_struct *vma = NULL;
1594
1595     if (mm) {
1596         /* Check the cache first. */
1597         /* (Cache hit rate is typically around 35%.) */
1598         vma = mm->mmap_cache;//先把缓存中的一个vma拿出来，看是否符合要求。
     //如果符合要求则把缓存中的地址返回后退出，不符合要求则到红黑树中去找
1599         if (!(vma && vma->vm_end > addr && vma->vm_start <= addr)) {
1600             struct rb_node * rb_node;
1601
1602             rb_node = mm->mm_rb.rb_node;//获取红黑树的根。
1603             vma = NULL;
1604
1605             while (rb_node) {
1606                 struct vm_area_struct * vma_tmp;
1607
1608                 vma_tmp = rb_entry(rb_node,//由红黑树节点返回到该节点的 struct vm_area_struct *

1609                         struct vm_area_struct, vm_rb);
1610
1611                 if (vma_tmp->vm_end > addr) { //如果addr小于vm_end
1612                     vma = vma_tmp;
1613                     if (vma_tmp->vm_start <= addr)
1614                         break;
1615                     rb_node = rb_node->rb_left;//朝左走
1616                 } else
1617                     rb_node = rb_node->rb_right;//朝右走
1618             }
1619             if (vma)
1620                 mm->mmap_cache = vma;//将找到的vma写入到缓存中
1621         }
1622     }
1623     return vma;//返回vma指针
1624 }

该函数还是很好理解的，mm_struct中有一个字段mmap_cache，用来缓存上一次使用的vma
的指针，在这次查找vma时，先在该缓存中取出这个vma，看这个vma是不是要查找的vma，
如果是就将这个vma的指针返回，不是然后再到红黑树中去找。
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2，该函数的返回。

该函数的返回和一般想象的不太一样，分如上三种情况。
case 1,如果addr 位于某个虚存区上，则返回该虚存区的指针。
case 2,如果addr 没有位于那个虚存区，而是在空洞上，则返回该空洞的上一个虚存区的指针。
           例如图上的case 2，查询addr返回的就是vma2
case 3,如果addr 位于空洞上，而且没有上一个虚存区，则返回NULL。
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4，实战。（代码验证理论）

static int __init find_vma_init(void)
{
    struct mm_struct *mm;
    struct vm_area_struct *vma;
    unsigned long addr;
    unsigned long addr2 = (unsigned long)0xffff0000;

    mm = current->mm;
    addr =     mm->mmap->vm_start + 1;
    printk("<0>addr = 0x%lx\n",addr);
    vma = find_vma(mm,addr);
    if (vma != NULL) {
        printk("<0>vma->vm_start = 0x%lx\n",vma->vm_start);
        printk("<0>vma->vm_end = 0x%lx\n",vma->vm_end);
        printk("<0>page_number = %lu\n",vma_pages(vma));
    } else {
        printk("<0>don't find the vma!\n");
    }
    printk("<0>-----------------------------------\n");
    addr = mm->mmap->vm_start - 1;
    printk("<0>addr = 0x%lx\n",addr);
    vma = find_vma(mm,addr);
    if (vma != NULL) {
        printk("<0>vma->vm_start = 0x%lx\n",vma->vm_start);
        printk("<0>vma->vm_end = 0x%lx\n",vma->vm_end);
        printk("<0>page_number = %lu\n",vma_pages(vma));
    } else {
        printk("<0>don't find the vma!\n");
    }
    printk("<0>-----------------------------------\n");
    addr = addr2;
    printk("<0>addr = 0x%lx\n",addr);
    vma = find_vma(mm,addr);
    if (vma != NULL) {
        printk("<0>vma->vm_start = 0x%lx\n",vma->vm_start);
        printk("<0>vma->vm_end = 0x%lx\n",vma->vm_end);
        printk("<0>page_number = %lu\n",vma_pages(vma));
    } else {
        printk("<0>don't find the vma!\n");
    }
    printk("<0>-----------------------------------\n");
    return 0;
}

内核API：vma_pages()用来求得找到的虚存区有多少个虚拟页，实现也很简单。
虚存区的尾地址-首地址，然后除以4KB，即虚存区的页的个数。
实现代码：

1367 static inline unsigned long vma_pages(struct vm_area_struct *vma)
1368 {
1369     return (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
1370 }

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4,模块完整代码。
 find_vma.rar  
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参考：http://edsionte.com/techblog/archives/3403