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mmap:零拷贝技术的一种体现,简单来说就是mmap是直接将进程的虚拟地址和内核空间的pagecache进行映射从而省去了从内核空间向用户空间的copy。使用mmap系统调用可以将用户空间的虚拟内存地址与文件进行映射(绑定),对映射后的虚拟内存地址进行读写操作就如同对文件进行读写操作一样。mmap映射的是文件的页缓存,而非磁盘中的文件本身。使用mmap对文件进行读写操作时可以减少内存拷贝的次数,并且可以减少系统调用的次数,从而提高对读写文件操作的效率。
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枚举就是从设备读取一些信息,知道设备是什么样的设备,如何进行通信,这样主机就可以根据这些信息来加载合适的驱动程序。调试USB设备,很重要的一点就是USB的枚举过程,只要枚举成功了,那么就已经成功大半了。USB架构中,hub负责检测设备的连接和断开,利用其中断IN端点(InterruptINEndpoint)来向主机(Host)报告。在系统启动时,主机轮询它的根hub(RootHub)的状态看是否有设备(包括子hub和子hub上的设备)连接。USB总线拓扑结构见下图(顶端为主机的RootHub):
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这里指的USB端口指的是主机下的根hub或主机下行端口上的hub端口。Hub给端口供电,连接着的设备处于上电状态。此时,USB设备处于加电状态,它所连接的端口是无效的。在hub端,数据线D+和D-都有一个阻值在14.25k到24.8k的下拉电阻Rpd,而在设备端,D+(全速,高速)和D-(低速)上有一个1.5k的上拉电阻Rpu。当设备插入到hub端口时,有上拉电阻的一根数据线被拉高到幅值的90%的电压(大致是3V)。hub检测到它的一根数据线是高电平,就认为是有设备插入,并能根据是D+还是D-被拉高来判断到底是什么设备(全速/低速)插入端口(全速、高速设备的区分在我将来的文章中描述)。
Linux内核并不会主动把mmap映射的页缓存同步到磁盘,而是需要用户主动触发。同步mmap映射的内存到磁盘有4个时机:调用msyns函数主动进行数据同步(主动);调用munmap函数对文件进行解除映射关系时(主动);进程退出时(被动);系统关机时(被动)。由于内核不会主动同步mmap所映射的内存区中的数据,所以在某些的场景下可能会出现数据丢失的情况(如断电)。为了避免数据丢失,在使用mmap的时候可以在适当时主动调用msync函数来同步映射内存区的数据。