Собираюсь идти дальше и сам отвечу на это своим решением.
В драйвере ядра из моей функции sysfs mmap есть макрос в /include/asm/pgtable.h, который устанавливает правильные флагидля nocache'd PFN переназначить.Это выглядит так:
vma->vm_page_prot = pgprot_noncached(vma->vm_page_prot);
if (io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_pgoff,
vma->vm_end - vma->vm_start,
vma->vm_page_prot))
return -EAGAIN;
Кроме того, в пользовательском mmap я использовал флаг MAP_SHARED в аргументе mmap flags.
Комбинация двух в конечном итоге добилась цели.