page_table
Last updated
Was this helpful?
Last updated
Was this helpful?
Linux Kernel分页为了支持不同的CPU体系架构,设计了五级分页模型,如下图所示。
五级分页,分别为页全局目录 PGD
、页4级目录 P4D
、页上级目录 PUD
、页中间目录 PMD
、页表 PTE
。相关宏定义如下:
这些宏定义与具体体系架构相关,如果体系架构只使用了4级,3级或者更少的分级映射,则忽略若干个定义即可。
当CONFIG_PGTABLE_LEVELS=4
时:pgd -> pud -> pmd -> pte
;
当CONFIG_PGTABLE_LEVELS=3
时,没有PUD
页表:pgd(pud) -> pmd -> pte
;
当CONFIG_PGTABLE_LEVELS=2
时,没有PUD
和PMD
页表:pgd(pud, pmd) -> pte
Linux 对于页表操作主要定义了以下函数。这些函数与体系架构强相关,因此需要按照体系架构的硬件定义去实现。
pgd_offset(mm, addr)
在 PGD 中查找 addr 相应的页表项
p4d_offset(pgd, addr)
在 P4D 中查找 addr 相应的页表项
pud_offset(p4d, addr)
在 PUD 中查找 addr 相应的页表项
pmd_offset(pud, addr)
在 PMD 中查找 addr 相应的页表项
pte_offset_kernel(pmd, addr)
在 PT 中查找 addr 相应的页
pgd_index(addr)
获得 addr 的 PGD 索引
pud_index(addr)
获得 addr 的 PUD 索引
pmd_index(addr)
获得 addr 的 PMD 索引
pte_index(addr)
获得 addr 的 PT 索引
set_pgd(pgdp, pgd)
向 PGD 写入指定的值
set_p4d(p4dp, p4d)
向 P4D 写入指定的值
支持四种分页模式:32-bit,PAE,4-Level Paging和5-Level Paging。
当使用 64KB 页大小时,使用三级页表;当使用 4KB 和 16KB 页大小时,使用四级页表。
当采用 4KB 页大小 + 4 级页表时,内核空间和用户空间大小分别为256TB。
#TODO
定义各级页表结构体 xxx_t
、页表项 xxxval_t
的类型,如:pgd_t
、pgdval_t
定义获得各级页表项数据 xxx_val()
、返回对应页表结构体类型的变量 __xxx()
的函数,如:pgd_val()
、__pgd()
xxx_none()
代表 此页表是否存在?1代表不存在,0代表存在。
xxx_present()
代表 此页表是否存在下一级?1代表存在,0代表不存在。
xxx_bad()
代表 此页表是否损坏?1代表已损坏,0代表没有损坏。
xxx_valid()
代表 此页表是否可用?1代表可用,0代表不可用。
xxx_pte()
将 xxx
类型转换成 pte
类型,如 pgd_pte()
__xxx_to_phys()
将 xxx
转换成物理地址,如:__pgd_to_phys(pgd)
__phys_to_xxx_val()
将物理地址转换成 xxx
,如:__phys_to_pgd_val(phys)
set_xxx(*xxxp, xxx)
将 *xxxp
填充为 xxx
,如 set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
,即 *ptep = pte
定义各级页表的 xxx_SHIFT
、xxx_SIZE
、xxx_MASK
、PTRS_PER_xxx
等宏,如:PGDIR_SHIFT
、PGDIR_SIZE
、PGDIR_MASK
、PTRS_PER_PGD
xxx_index(vaddr)
查找 vaddr
在各级页表的索引值,如 pgd_index(vaddr)
,返回 vaddr
地址在 pgd
页表的索引值
xxx_offset(uplevel, vaddr)
获得 vaddr
在 xxx
页表中的页表项,如 pmd_offset(pud, vaddr)
__xxx_populate(xxx, downlevel_paddr, prot)
填充 xxx
页表项为 (downlevel_paddr + prot)
,如 __pud_populate(pud_t *pudp, phys_addr_t pmdp, pudval_t prot)
,即 *pudp = (pmdp + prot)
xxx_alloc_one[_kernel]()
调用 page
分配器为 xxx
页表分配一页大小的内存,如:pmd_alloc_one()
xxx_free[_kernel]()
释放 xxx
页表对应的一页大小的内存,如:pmd_free()
通过使能 CONFIG_PTDUMP_DEBUGFS=y
在用户空间导出页表相关信息
#TODO