linux ARM64四级页表映射理解

最新推荐文章于 2025-05-28 13:00:31 发布

原创最新推荐文章于 2025-05-28 13:00:31 发布 · 2.5k 阅读

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本文探讨了48位虚拟地址配置下不同页面大小的内存管理机制，包括四级映射和section mapping的方法，并分析了各自所能覆盖的最大地址空间。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

http://www.wowotech.net/memory_management/mm-init-1.html文章来源

假设48 bit的虚拟地址配置，4k的page size，这时候需要4级映射，地址被分成9（level 0 or PGD）＋ 9（level 1 or PUD）＋ 9（level 2 or PMD）＋ 9（level 3 or PTE）＋ 12（page offset），假设我们分配4个page分别保存Level 0到level 3的translation table，那么可以建立的最大的地址映射范围是512（level 3中有512个entry） X 4k ＝ 2M。2M这个size当然不理想，无法容纳kernel image的地址区域，怎么办？使用section mapping，让PMD执行block descriptor，这样使用3个page就可以mapping 512 X 2M ＝ 1G的地址空间范围。当然，这种方法有一点副作用就是：PAGE_OFFSET必须2M对齐。对于16K或者64K的page size，使用section mapping就有点不合适了，因为这时候对齐的要求太高了，对于16K page size，需要32M对齐，对于64K page size，需要512M对齐。不过，这也没有什么，毕竟这时候page size也变大了，不使用section mapping也能覆盖很大区域。例如，对于16K page size，一个16K page size中可以保存2K个entry，因此能够覆盖2K X 16K ＝ 32M的地址范围。对于64K page size，一个64K page size中可以保存8K个entry，因此能够覆盖8K X 64K ＝ 512M的地址范围。32M和512M基本是可以满足需求的。最后的结论：swapper进程（内核空间）需要预留页表的size是和page table level相关，如果使用了section mapping，那么需要预留PGTABLE_LEVELS - 1个page。如果不使用section mapping，那么需要预留PGTABLE_LEVELS 个page

此段的个人理解：

对于64位系统而言，一个entry是64位：
1个page 4k，那么可以保存512个entry（4*1024/8 = 512），一个entry可以指向一个4k的page，那么映射的范围为：512*4k = 2M
一个entry是64位，1个page 16k，16*1024/8 = 2k,那么可以保存2k个entry,需要11位虚拟地址来索引2k个entry
1个page 64k，那么可以保存8k个entry,64*1024/8 = 8k

另外：

1个page 4k，那么可以保存512个entry（4*1024/8 = 512），各个translation table的level为9,2^9 = 512，即虚拟地址中，就可以

用9位来索引512个entry了

16k 16384 14位
16384/8 = 2048 = 2k个entry 需要虚拟地址的11位来索引2k个entry

48       64k        16位页内偏移   每个entry 8个byte,共有8k个entry，索引 8k entry 需要13个bit
           页表基地址       pgd/pud       pmd       pt       offset       level = 3
           16                6           13        13       16

48       4k           12位页内偏移   每个entry 8个byte,共有512个entry，索引 512个 entry 需要9个bit
           页表基地址       pgd       pud       pmd       pt       offset       level = 4
           16                9       9       9        9       12

48       16k           14位页内偏移   每个entry 8个byte,共有2048个entry，索引 2048 个 entry 需要11个bit
           页表基地址       pgd           pud       pmd       pt       offset       level = 4
           16                1           11       11        11       14

47       16k           14位页内偏移   每个entry 8个byte,共有2048个entry，索引 2048 个 entry 需要11个bit
           页表基地址       pgd   /pud   pmd       pt       offset       level = 3
           16                11           11        11       14

47       4k           12位页内偏移   每个entry 8个byte,共有 512 个entry，索引 512 个 entry 需要 9 个bit
           页表基地址       pgd   /pud   pmd       pt       offset       level = 3
           16                9           9        9       12