Linux request_mem_region函数用法详解

Linux request_mem_region函数的用法及注意事项

request_mem_region 是 Linux 内核中用于申请 I/O 内存区域的函数，主要目的是标记一段物理地址空间为“已占用”，防止其他驱动或模块重复申请同一内存区域，从而避免资源冲突。以下是其用法和注意事项：

函数原型

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#include <linux/ioport.h> 

struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, const char *name);

参数：
- start：物理内存的起始地址。
- len：需要申请的内存区域长度（字节数）。
- name：设备或驱动的名称（用于标识资源所有者，可通过 /proc/iomem 查看）。
返回值：
- 成功：返回非 NULL 的 struct resource 指针。
- 失败：返回 NULL（表示该内存区域已被占用）。

基本用法

在驱动初始化阶段申请内存区域：

#define MEM_START 0x30000000  // 物理地址起始
#define MEM_LEN   0x1000      // 长度 4KB

static struct resource *mem_region;

static int __init my_driver_init(void) {
    mem_region = request_mem_region(MEM_START, MEM_LEN, "my_device");
    if (!mem_region) {
        printk(KERN_ERR "Failed to request memory region\n");
        return -EBUSY; // 资源已被占用
    }
    // 后续操作：ioremap、访问硬件等
    return 0;
}

在驱动退出时释放内存区域：

static void __exit my_driver_exit(void) {
    if (mem_region) {
        release_mem_region(MEM_START, MEM_LEN);
    }
}

注意事项

必须检查返回值：
- 若 request_mem_region 返回 NULL，说明内存区域已被其他驱动占用，不可继续操作该区域，否则会导致系统不稳定或硬件冲突。
与 ioremap 配合使用：
- request_mem_region 仅标记内存区域为“已占用”，不映射物理地址到内核虚拟地址空间。实际访问硬件前，需通过 ioremap 或 ioremap_nocache 获取虚拟地址：
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  void __iomem *virt_addr = ioremap(MEM_START, MEM_LEN);
释放资源必须成对调用：
- 使用 release_mem_region 释放内存区域，通常在模块退出函数中调用。若遗漏释放，可能导致资源泄漏，导致后续无法申请该区域。
权限与并发访问：
- 确保在访问映射后的内存时使用正确的读写函数（如 readl/writel），避免直接使用指针操作。
- 若需在多个驱动间共享内存区域，需自行实现同步机制（如互斥锁）。
与 /proc/iomem 的关系：
- 成功申请的内存区域会出现在 /proc/iomem 中，可通过此文件查看系统内存资源分配情况。
原子上下文限制：
- request_mem_region 可能调用可能导致睡眠的函数（如 kmalloc），因此不能在原子上下文（如中断处理函数） 中调用。
现代内核的替代方案：
- 对于设备驱动，推荐使用资源管理 API（如 devm_request_mem_region），它可自动释放资源，避免因驱动卸载时遗漏释放导致的问题：
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  struct resource *mem_region = devm_request_mem_region(&pdev->dev, MEM_START, MEM_LEN, "my_device");

常见问题

资源冲突：若驱动无法申请到内存区域，需检查 /proc/iomem 确认是否被其他驱动占用。
地址对齐：确保 start 和 len 符合硬件要求的对齐方式（如页对齐）。
平台依赖性：物理地址的取值范围与具体硬件平台相关（如 ARM、x86 差异）。

通过合理使用 request_mem_region，可以确保驱动安全地管理硬件资源，避免系统级冲突。