Linux内核mmgrab、mmdrop、mmput函数用法详解

mmgrab、mmdrop mmput函数用法

在 Linux 内核开发中，mmgrab()、mmdrop() 和 mmput() 是用于管理 struct mm_struct（进程地址空间描述符）引用计数的核心函数。以下是它们的详细用法和区别：

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1. mmgrab()

• 功能：增加 mm_struct 的用户引用计数（mm->mm_users）。
• 使用场景：
  • 需要短期访问进程内存空间时（如内核线程处理用户请求）。
  • 确保目标 mm_struct 在操作期间不被释放。
• 示例：

  struct mm_struct *mm = get_task_mm(task);  // 获取目标任务的 mm_struct（已增加引用）
  if (mm) {
      mmgrab(mm);          // 显式增加引用计数（可选，因 get_task_mm 已增加）
      // 安全操作 mm（如访问页表）
      mmput(mm);           // 操作完成后减少引用
  }

• 注意：
  • mmgrab() 仅增加计数，不检查计数是否为零。

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2. mmput()

• 功能：减少 mm_struct 的用户引用计数（mm->mm_users）。若计数归零：
  1. 释放内存映射（exit_mmap()）。
  2. 减少内核引用计数（mm->mm_count）。
  3. 若 mm_count 归零，彻底销毁 mm_struct。
• 使用场景：
  • 配对 mmgrab() 或 get_task_mm()，释放不再需要的引用。
• 示例：

  void process_mm(struct task_struct *task) {
      struct mm_struct *mm = get_task_mm(task);  // 获取 mm（增加 mm_users）
      if (!mm) return;
      
      // 操作 mm...
      mmput(mm);  // 释放引用，若 mm_users 归零则触发清理
  }

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3. mmdrop()

• 功能：减少 mm_struct 的内核引用计数（mm->mm_count）。
• 使用场景：
  • 仅在内核核心代码中管理 mm_count（如 mmput() 内部或 RCU 回调）。
  • 普通模块/驱动中禁止直接使用。
• 与 mmput() 的区别：

  函数	操作的计数器	是否触发资源释放	适用场景
  mmput()	mm_users	是（归零时）	用户引用释放
  mmdrop()	mm_count	否（需手动处理）	内核底层内存管理

• 示例（仅在内核核心代码中）：

  // mmput() 内部简化逻辑
  void mmput(struct mm_struct *mm) {
      if (atomic_dec_and_test(&mm->mm_users)) {  // mm_users 归零
          exit_mmap(mm);                         // 释放内存映射
          mmdrop(mm);  // 减少 mm_count，若归零则释放 mm_struct
      }
  }

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关键规则

1. 配对使用：
   mmgrab() / get_task_mm() 必须与 mmput() 成对调用。

   struct mm_struct *mm = get_task_mm(task);  // 或 mmgrab()
   // ... 操作 ...
   mmput(mm);  // 确保释放

2. **禁止直接使用 mmdrop()**：
   除非在核心内存管理代码中（如实现自定义销毁逻辑），否则永远不要调用 mmdrop()。

3. 引用计数类型：

   • mm_users：用户引用数（如进程、线程），归零时释放内存映射。
   • mm_count：内核引用数（如 lru 列表），归零时释放 mm_struct 自身。

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典型工作流

// 1. 获取 mm_struct 引用
struct mm_struct *mm = get_task_mm(target_task);

// 2. 操作地址空间
if (mm) {
    down_read(&mm->mmap_lock);          // 加锁保护
    // 访问 VMA 或页表...
    up_read(&mm->mmap_lock);
}

// 3. 释放引用
if (mm)
    mmput(mm);  // 减少引用，必要时触发销毁

注意：操作 mm_struct 时通常需配合 mmap_lock（读写信号量）确保并发安全。

如有疑问，建议查阅内核源码（mm/memory.c、kernel/fork.c）或特定版本文档。