Linux中pinned页如何实现固定？get_user_pages固定DMA内存存疑

嘿，我太懂这种困惑了！当初我第一次用get_user_pages给DMA固定内存的时候，也盯着页标志找了半天“锁定”状态，结果啥也没看着——后来才搞明白，get_user_pages的“固定”逻辑和咱们想的页锁完全不是一回事儿。

为啥看不到预期的页标志？ #

首先得掰扯清楚：get_user_pages所谓的“固定”，不是靠设置PG_locked标志。那个标志是给页级同步用的（比如page_lock()锁住页防止并发修改），和DMA固定内存的目的完全不搭边。

get_user_pages真正做的事情是：

• 把用户态的虚拟地址映射到物理页，把页从swap里拉出来（如果之前被换走了）
• 提升物理页的引用计数，告诉内核“这页我正在用，别回收也别换走”
• 如果你调用时加了FOLL_LONGTERM参数，还会把页加入进程的mlock列表，标记为长期不可回收（这时候page_mlocked(page)会返回true）

所以你看，它根本不会动PG_locked，自然和普通活跃页的标志没啥区别。

那怎么证明固定确实生效了？ #

这里给你几个实用的验证方法：

1. 检查物理页的引用计数

调用get_user_pages成功后，每个被固定的页的引用计数都会+1（内核用这个来跟踪谁在使用页）。你可以在驱动里打印这个值：

#define NR_PAGES 4
struct page *pages[NR_PAGES];
unsigned long addr = ...; // 用户态地址
int ret;

ret = get_user_pages(current, current->mm, addr, NR_PAGES,
                     FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM, pages, NULL, NULL);
if (ret > 0) {
    for (int i = 0; i < ret; i++) {
        pr_info("Page %d: 引用计数 = %d, 是否长期锁定 = %d\n",
                i, page_count(pages[i]), page_mlocked(pages[i]));
    }
    // 用完别忘了释放引用！
    for (int i = 0; i < ret; i++) {
        put_page(pages[i]);
    }
}

对比调用get_user_pages前后的计数（如果能提前拿到页的话），或者看调用后计数是否比基础值高——基础值一般是1（页本身存在），固定后会变成2。

2. 强制触发内存回收，看页会不会被换走

如果固定生效了，这些页绝对不会被内核回收或交换。你可以这么测试：

• 先让驱动固定好内存
• 用echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches强制回收页缓存
• 再用stress-ng --vm 4 --vm-bytes 80%压内存，触发swap
• 然后看对应进程的/proc/$PID/smaps文件，找到你固定的VMA区域，检查Swap:字段——如果固定成功，这个值应该是0，而且不会增长。

3. 检查页的长期锁定状态（如果用了FOLL_LONGTERM）

如果你调用get_user_pages时加了FOLL_LONGTERM参数，内核会把这些页标记为mlocked，这时候可以用page_mlocked(page)函数来检查，返回true就说明页被长期固定了。另外也可以看/proc/$PID/maps，对应的内存区域会有mlock标记。

最后说句实在话 #

其实你的功能已经正常运行，这本身就是最有力的证明——如果内存没被正确固定，DMA操作早就因为物理地址变化而崩溃了。那些页标志的“没变化”，只是因为咱们对“固定”的理解和内核的实现逻辑不一样而已。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Brad