Linux虚拟地址按字节对齐：PAGE_ALIGN(addr)

最新推荐文章于 2023-10-23 09:32:55 发布

原创最新推荐文章于 2023-10-23 09:32:55 发布 · 1.5k 阅读

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本文探讨了Linux中的内存对齐机制，重点介绍了PAGE_ALIGN宏如何将地址调整到4096字节的边界。通过示例解释了(PAGE_SIZE-1)与~(PAGE_SIZE-1)在地址对齐过程中的作用，以及PAGE_SIZE在不同平台上的配置，特别是ARM64架构下的实现。

本文参考Linux-4.1.15

Linux通过PAGE_ALIGN(addr)将addr加大对齐到4096字节的边界（4096的整数倍），假设addr=4096+n，{0<n<4096}，则执行PAGE_ALIGN(addr)后，addr=4096+4096

PAGE_ALIGN这个宏在include/linux/mm.h中，

/* to align the pointer to the (next) page boundary */
#define PAGE_ALIGN(addr)  ALIGN(addr, PAGE_SIZE)

同时Linux中如下定义：

#define ALIGN(x, a)        __ALIGN_KERNEL((x), (a))

#define __ALIGN_KERNEL(x, a)        __ALIGN_KERNEL_MASK(x, (typeof(x))(a) - 1)
#define __ALIGN_KERNEL_MASK(x, mask)    (((x) + (mask)) & ~(mask))

PAGE_ALIGN(addr)等价于：(addr+(PAGE_SIZE-1)) & ~(PAGE_SIZE-1)

假设PAGE_SIZE=4096，即1 0000 0000 0000(b)，则(PAGE_SIZE-1) = 1111 1111 1111(b)，~(PAGE_SIZE-1)=0000 0000 0000(b)。

由上可知，一个数为4096的整数倍，则这个数的二进制的低12位等于0。对于(addr+(PAGE_SIZE-1)) & ~(PAGE_SIZE-1)来说，&左边将addr加大到下一个4096字节范围，&右边则将addr低12清零（对齐）。

另外，关于PAGE_SIZE的定义如下，linux-4.1.15\arch\arm64\include\asm\page.h

/* PAGE_SHIFT determines the page size */
#ifdef CONFIG_ARM64_64K_PAGES
#define PAGE_SHIFT        16
#else
#define PAGE_SHIFT        12
#endif
#define PAGE_SIZE     (_AC(1,UL) << PAGE_SHIFT)//_AC(1,UL)=1UL=1个unsigned long,最终为4KB或64KB
#define PAGE_MASK        (~(PAGE_SIZE-1))

当然，PAGE_SIZE的值本质是由ARM SOC寄存器的配置决定的。