arm64 page size的设置

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#arm开发

在arch/arm64/include/asm/page-def.h路径中有如下定义， 通过CONFIG_ARM64_PAGE_SHIFT来指定 
/* PAGE_SHIFT determines the page size */
#define PAGE_SHIFT      CONFIG_ARM64_PAGE_SHIFT
#define PAGE_SIZE       (_AC(1, UL) << PAGE_SHIFT)
#define PAGE_MASK       (~(PAGE_SIZE-1))
可以在build/include/generated/autoconf.h看到代码里生成的page shift的大小，具体配置在arch/arm64/Kconfig中， 默认为12，也就是默认页面大小为4KiB 
choice
    prompt "Page size"
    default ARM64_4K_PAGES
    help
      Page size (translation granule) configuration.
config ARM64_4K_PAGES
    bool "4KB"
    help
      This feature enables 4KB pages support.

config ARM64_16K_PAGES
    bool "16KB"
    help
      The system will use 16KB pages support. AArch32 emulation
      requires applications compiled with 16K (or a multiple of 16K)
      aligned segments.

config ARM64_64K_PAGES
    bool "64KB"
    help
      This feature enables 64KB pages support (4KB by default)
      allowing only two levels of page tables and faster TLB
      look-up. AArch32 emulation requires applications compiled
      with 64K aligned segments.

【优化系列】arm架构64位（AArch64）汇编优化总结
优快云明星博主，认证博客专家，视频、Matlab领域优质创作者。
09-13 7136
Date: 2018.9.13 文章目录1、参考2、前言3、arm架构64位优化基础知识4、ARMv8/AArch64 neon指令格式5、ARM相关编译参数6、查看状态标记位NZCV的方法7、A64指令集特有的指令及其用法8、资料文档查阅9、优化经验总结（满满的干货） 1、参考 https://blog.youkuaiyun.com/SoaringLee_fighting/article/details/81906495 https://blog.youkuaiyun.com/SoaringLee_fighting/artic
【ARM Cache与 MMU 系列文章 7 – ARMv8/v9 MMU 页表配置 01 】
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shareable attribute: 指当前内存页表项的数据是否可以同步到其它CPU上，多核CPU调用带有该属性页表项的数据，一旦某个CPU修改了数据，那么系统将自动更新到其它CPU的数据拷贝，实现内存数据一致性。64 位虚拟地址中，并不是所有位都用上，除了高 16 位用于区分内核空间和用户空间的虚拟地址外，虚拟地址的有效位的配置可以是：36, 39, 42, 47。Level 3 描述符不能指向其它表，仅能输出最终内存页的地址。的设置, 这个域就是用来配置这个项目的， 虚拟地址的有效位数为。
修改服务器内存页PAGESIZE为4k（默认为64K）
最新发布
顺其自然~专栏
09-18 291
14）awk -F\' '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}' /boot/efi/EFI/kylin/grub.cfg #查看所有内核。4) cp /boot/config-4.19.90-17.ky10.aarch64 ./.config #将系统内核原来配置复制到新解压的内核。1）下载内核https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.19.230.tar.xz。7）修改为4K保存退出。
在m1芯片的MacBook上安装centos8
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ARM64的vmemmap页表属性如何设置以确保正确性和性能？ 3. 在ARM64架构中，vmemmap初始化失败会导致什么后果？ 4. vmemmap在ARM64 KASAN（内核地址消毒剂）模式下的实现有何不同？ 5. 如何通过调试工具（如crash）查看ARM64的vmemmap区域？</think>### ARM64体系结构下vmemmap实现逻辑解析 在ARM64架构中，vmemmap的实现通过**连续虚拟地址空间映射所有物理页帧的元数据**（`struct page`），结合ARM64特有的虚拟地址空间布局和页表管理机制。以下是关键实现逻辑（基于Linux内核源码）： --- ### 1. **ARM64虚拟地址空间布局** ARM64内核空间占据高地址区域（高位全1）： - **用户空间**：`0x0000_0000_0000_0000` ~ `0x0000_FFFF_FFFF_FFFF`（256TB）[^5] - **内核空间**：`0xFFFF_0000_0000_0000` ~ `0xFFFF_FFFF_FFFF_FFFF`（256TB）[^1][^5] - **vmemmap区域**：位于内核空间内，起始地址`VMEMMAP_START`由链接脚本定义（如`0xFFFF_FC00_0000_0000`） 典型布局示例（48位虚拟地址）： ``` +--------------------------------+ 0xFFFF_FFFF_FFFF_FFFF | 内核代码/数据区 | +--------------------------------+ | VMALLOC区域 | +--------------------------------+ | vmemmap区域 | ← 映射所有struct page | (VMEMMAP_START) | +--------------------------------+ | 固定映射区 | +--------------------------------+ 0xFFFF_0000_0000_0000 ``` --- ### 2. **vmemmap初始化流程** #### a. **虚拟地址空间预留** 在ARM64链接脚本（`arch/arm64/kernel/vmlinux.lds.S`）中预留连续虚拟地址： ```c vmemmap = .; /* 定义起始地址 */ . = . + (NR_PAGES * sizeof(struct page)); /* 按页帧数计算大小 */ ``` #### b. **物理内存到虚拟地址的映射** 在`mem_init()`中初始化（`arch/arm64/mm/init.c`）： 1. **计算vmemmap大小**： ```c vmemmap_size = PAGE_ALIGN(nr_pages * sizeof(struct page)); ``` 2. **建立页表映射**： - 调用`vmemmap_populate(start, end, NUMA_NO_NODE)`[^2] - 使用**大页映射（如2MB）**减少页表项数量 - 页表基地址寄存器`TTBR1_EL1`管理内核空间页表[^5] #### c. **映射逻辑伪代码** ```c void vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end) { for (addr = start; addr < end; addr += PMD_SIZE) { // PMD_SIZE=2MB pmd_t *pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd_offset_k(addr), addr), addr); set_pmd(pmd, __pmd(phys | PROT_SECT_NORMAL)); // 设置大页映射 } } ``` - `PROT_SECT_NORMAL`：设置内存属性（缓存策略、可执行位等）[^2] --- ### 3. **运行时访问机制** 给定物理页帧号（PFN）$n$： - **虚拟地址计算**： $$ \text{vaddr} = \text{VMEMMAP\_START} + n \times \text{sizeof(struct page)} $$ - **示例代码**： ```c struct page *page = (struct page *)(VMEMMAP_START + pfn * sizeof(struct page)); int refcount = page->_refcount; // 直接访问元数据 ``` --- ### 4. **ARM64特有优化** #### a. **大页映射优化** - 默认使用`PMD`级大页（2MB）映射，减少页表项数量 - 支持1GB大页（`PUD`级）用于超大规模内存系统[^3] #### b. **稀疏内存支持** - 启用`CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP`时： - 仅映射有效内存区域，节省虚拟地址空间 - 动态处理内存热插拔事件[^4] #### c. **52位地址扩展** - 若启用`CONFIG_ARM64_VA_BITS_52`： - 虚拟地址空间扩展至$4PiB$（$2^{52}$字节） - vmemmap区域可支持更大物理内存[^3] --- ### 5. **与物理内存热插拔的协同** - **热添加内存**： 1. 分配新的`struct page`数组 2. 调用`vmemmap_populate()`动态扩展映射 - **热移除内存**： 1. 解除vmemmap映射 2. 释放`struct page`占用的物理内存[^4] --- ### 总结：ARM64 vmemmap核心优势 1. **连续虚拟地址空间**：通过`VMEMMAP_START` + PFN直接计算地址 2. **大页优化**：减少TLB Miss和页表遍历开销 3. **稀疏处理**：适应不连续物理内存（如NUMA） 4. **地址扩展**：支持TB级到PB级内存扩展[^3] 这种设计使ARM64在服务器和大型设备中高效管理海量物理内存元数据。 ---
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