如何从 Linux 设备驱动程序强制刷新进程的缓存？

Question

我正在进行一项研究项目，该项目需要我从自定义硬件执行内存捕获。我正在使用 Zedboard SoC（带有 FPGA 结构的双核 ARM Cortex-A9）。我设计了一个设备驱动程序，允许我执行虚拟内存捕获和物理内存捕获（使用控制Xilinx AXI DMA IP 的 AXI4-Lite 外围设备）。

我的目标是捕获所有映射的页面，因此我检查 /proc/pid/maps 的映射区域，然后从 /proc/pid/pagemaps 获取 PFN，将物理地址传递给我的设备驱动程序，然后将它们传递给我的自定义硬件（它调用 Xilinx AXI DMA 从物理内存中获取内容）。

注意：我使用的是 Xilinx 的 PetaLinux 发行版，它基于 Linux 4.14 版构建。

我的设备驱动程序通过一系列 IOCTL 调用实现以下过程：

1. 停止目标进程。
2. 执行虚拟内存捕获（使用access_process_vm() 函数）。
3. 刷新缓存（使用flush_user_range()函数）。
4. 执行物理内存捕获。
5. 恢复目标进程。

然而，我注意到的是，虚拟内存捕获和物理内存捕获在 [heap] 部分（这是扩展超过一页的第一部分）中不同。第一页匹配，但其他页面都没有接近。 [stack] 部分根本不匹配。我应该注意，对于前两个内存部分，.text 和 .rodata，捕获完全匹配。目前的结论是，在运行期间不改变的数据在虚拟和物理捕获之间匹配，而确实改变的数据 strong> 在运行时不匹配。

所以这让我想知道：我是否使用了正确的函数来确保缓存和 RAM 之间的一致性？如果不是，用于强制将缓存刷新到 RAM 的正确功能是什么？在目标进程停止时，RAM 中的数据必须是最新的，因为我无法从自定义硬件访问缓存。

编辑 1： 关于这个问题被标记为this question 的可能重复项，我正在使用已接受答案中的一个函数来启动缓存刷新。但是，从我的角度来看，它似乎无法正常工作，因为如果发生缓存刷新，物理内存与虚拟内存不匹配。

Answer 1

对于以后遇到这个问题的人来说，问题不是我想的那样。我提到的 flush_user_range() 函数是用于将页面从缓存推回主内存的正确函数。

但是，我当时没有想到的是，实际上连续的页面不一定（而且通常不是）物理上 连续的。在我的内核代码中，我将映射区域的长度传递给我的硬件，它从 AXI DMA 请求该长度的数据。我应该做的是虚拟到物理的转换，以获取每个区域中每个页面的物理地址，然后从主内存请求一个页面长度的数据，对每个映射区域中的每个页面重复该过程。

我意识到这是一个非常具体的问题，可能不会帮助其他任何人做我正在做的事情，但希望学到的教训可以帮助将来的人：Linux 在物理内存中分配页面（通常是 4kB在大小上，尽管您不应该假设是这种情况），并且物理页面的集合包含在一个映射区域中。如果您正在处理任何需要检查物理内存的代码，请务必注意数据可能跨越物理页面边界的位置并采取相应措施。