浅析linux内核内存管理之临时内核页表

                   浅析linux内核内存管理之临时内核页表

                                                

临时页全局目录是在内核编译过程中静态地初始化的，而临时页表是由startup_32()汇编语言函数初始化的。临时页全局目录存放在swapper_pg_dir变量中，临时页表在pg0变量开始出存放，紧接在内核未初始化的数据段(_end符号后)后面。假设内存使用的段，临时页表和128KB的内存范围能容纳于RAM前8MB空间，为了映射8MB空间需要两个页表，一个是pg0处，另一个存放在pg0后边。为了在实模式和保护模式下都能对这8MB寻址，因此内核必须创建一个映射，把从0x00000000到0x007fffff的线性地址和从0xc0000000到0xc07fffff的线性地址映射到从0x00000000到0x007fffff。所以要设置临时页全局目录的第0,1,768,769项，其他项为0。

临时内核页表设置的代码在arch/i386/kernel/head.S中：  

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1.  91page_pde_offset = (__PAGE_OFFSET >> 20);  
2.  92  
3.  93        movl $(pg0 - __PAGE_OFFSET), %edi  
4.  94        movl $(swapper_pg_dir - __PAGE_OFFSET), %edx  
5.  95        movl $0x007, %eax                       /* 0x007 = PRESENT+RW+USER */  
6.  9610:  
7.  97        leal 0x007(%edi),%ecx                   /* Create PDE entry */  
8.  98        movl %ecx,(%edx)                        /* Store identity PDE entry */  
9.  99        movl %ecx,page_pde_offset(%edx)         /* Store kernel PDE entry */  
10. 100        addl $4,%edx  
11. 101        movl $1024, %ecx  
12. 10211:  
13. 103        stosl  
14. 104        addl $0x1000,%eax  
15. 105        loop 11b  
16. 106        /* End condition: we must map up to and including INIT_MAP_BEYOND_END */  
17. 107        /* bytes beyond the end of our own page tables; the +0x007 is the attribute bits */  
18. 108        leal (INIT_MAP_BEYOND_END+0x007)(%edi),%ebp  
19. 109        cmpl %ebp,%eax  
20. 110        jb 10b  
21. 111        movl %edi,(init_pg_tables_end - __PAGE_OFFSET)  

91 计算__PAGE_OFFSET在页目录中的偏移
93 %edi保存pg0的物理地址，pg0定义在连接脚本 arch/i386/kernel/vmlinux.lds中，gcc编译内核以后形成的符号地址都是虚拟地址，在我的系统redhat 9.0内核2.6.11环境下，pg0为 0xc04d4000，这个可以在System.map文件中查看到
94 将swapper_pg_dir的物理地址存放到%edi中
95 存放低12位的标志到%eax中
97 将pg0的物理地址与标志位合到一起，创建一个页目录项
98 将这个页目录项存储在swapper_pg_dir的临时页全局目录中，在第一次循环中填充0号表项，第二次循环填充1号表项
99 在第一次循环填充768号表项，第二次循环填充769号表项
100 edx指向下一个表项
101 设置计数，即要设置临时页全局目录表1024个表项
103 eax->[edi];edi = edi + 4
104 填充pg0时，一个表项对应一个page，一个page是4KB，所以加0x1000
105 一直循环，填充pg0的1024个表项；下一次大循环，填充pg0后边的那个页表的1024个表项
108 将INIT_MAP_BEYOND_END+0x007+%edi与%ebp比较，如果小于就进行下一轮大循环，此时是填充pg0后的第二个页表
111 init_pg_tables_end存放pg0+0x2000

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1. 183/*  
2. 184 * Enable paging  
3. 185 */  
4. 186        movl $swapper_pg_dir-__PAGE_OFFSET,%eax  
5. 187        movl %eax,%cr3          /* set the page table pointer.. */  
6. 188        movl %cr0,%eax  
7. 189        orl $0x80000000,%eax  
8. 190        movl %eax,%cr0          /* ..and set paging (PG) bit */  
9. 191        ljmp $__BOOT_CS,$1f     /* Clear prefetch and normalize %eip */  
10. 1921:  
11. 193        /* Set up the stack pointer */  
12. 194        lss stack_start,%esp  

获得临时页全局目录的物理地址，存放在cr3中，并设置cr0的PG标志位，此时开启了分页功能