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Linux内核源码分析 (B.x)Linux页表的映射

news 2025/7/3 18:39:56

Linux内核源码分析 (B.x)Linux页表的映射

文章目录

  • Linux内核源码分析 (B.x)Linux页表的映射
  • 一、ARM32页表
    • 1、页表术语
    • 2、虚拟地址到物理地址转换
    • 3、一级页表项
    • 4、二级页表项
  • 二、ARM64页表
    • 1、ARMv8-A架构
    • 2、4KB大小页+4级映射
  • 三、Linux内核中关于页表的函数和宏
    • 1、查询页表
    • 2、判断页表项的状态
    • 3、修改页表
  • 四、研究实例
  • 五、ARM32页表和Linux页表解惑
    • 1、ARM32页表和Linux页表
    • 2、ARM32的PTE页表项和Linux页表不一样
  • 六、其他实例问题

一、ARM32页表

1、页表术语

在这里插入图片描述

  • 在Linux内核源码中会用到PDG、PUD、PMF和PT等简称，但在ARM芯片手册上会使用L1、L2、L3等术语

2、虚拟地址到物理地址转换

在这里插入图片描述

  • 针对两级级页表而言，这里的L1索引和L2索引分别对应于PGD（全局目录）和PT（页表项）
  • ARM32中的一级页表项和二级页表项大小均为4个字节

3、一级页表项

在这里插入图片描述

  • 如果只需要支持超级大段和段映射，那么只需要一级页表即可。如果要支持4KB页面或64KB大页映射，那么需要用到二级页表。不同大小的映射，一级或二级页表中的页表项的内容也不一样
    在这里插入图片描述
    • 00：缺页，虚拟存储空间没有被映射到物理存储空间，因而访问该存储空间将产生缺页异常。
    • 01：包含了粗粒度的二级页表的物理地址，它可以实现以大页和小页为单位的地址映射
    • 10：段描述符（Section Descriptor），段描述符定义了对应的 1MB 的虚拟存储空间的地址映射关系
    • 11：包含了细粒度的二级页表的物理地址，
  • 关于段映射，更多请看，其实段映射跟页表映射的流程是差不多的，博客里面的段内偏移地址可以类比于页表中的VPO（Virtual Page Offset），下面展示别的博客里的图。
    在这里插入图片描述

4、二级页表项

在这里插入图片描述

二、ARM64页表

1、ARMv8-A架构

在这里插入图片描述

  • 为什么不是64根地址线？
    • 因为48根地址线就已经足够了（2^48=256T），再增加地址线只会增加系统的复杂度

2、4KB大小页+4级映射

在这里插入图片描述

三、Linux内核中关于页表的函数和宏

1、查询页表

在这里插入图片描述

2、判断页表项的状态

在这里插入图片描述

3、修改页表

在这里插入图片描述

四、研究实例

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

  • special mapping：特殊映射 Linux内核不希望页面参与页面管理的活动中

  • pgd指向第一级页表（页全局目录）的基址。

在这里插入图片描述- ARM32不是只有两级页表吗，为什么要需要遍历这么多？

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • ARM32的二级页表没有用到PTE_SPECIAL标志位，而ARM64的三级页表中用到了。

五、ARM32页表和Linux页表解惑

1、ARM32页表和Linux页表

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • 实现了两套平行页表
    • HW（HardWare）页表 ，属于ARM32架构的页表
    • SW（SoftWare）页表，属于Linux内核的页表

在这里插入图片描述

2、ARM32的PTE页表项和Linux页表不一样

在这里插入图片描述

  • 缺页中断和页面回收的时候会讲

六、其他实例问题

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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