Linux頁表機制管理初始化

linux頁表機制的建立分為兩個階段，第一個階段在啟動初始化時，調用匯編代碼實現臨時的分頁；第二階段在內核初始化時建立完整的完整的頁表機制。對於物理地址擴展（PAE)分頁機制中，intel通過在她得處理器上把管腳數從32增加到36已經滿足了這些需求，尋址能力可以達到64GB。不過，只有引入一種新的分頁機制把32位線性地址轉換為36位物理地址才能使用所增加的物理地址。linux為對多種體系的支持，選擇了一套簡單的通用實現機制。在這裡，只分析x86 32位下的實現。

下圖為一個linux分頁機制框架圖：

一、臨時內核頁表初始化

在setup_32.S中

1. page_pde_offset = (__PAGE_OFFSET >> 20);
3. movl $pa(__brk_base), %edi
4. movl $pa(swapper_pg_dir), %edx
5. movl $PTE_IDENT_ATTR, %eax
6. 10:
7. leal PDE_IDENT_ATTR(%edi),%ecx /* Create PDE entry */
8. movl %ecx,(%edx) /* Store identity PDE entry */
9. movl %ecx,page_pde_offset(%edx) /* Store kernel PDE entry */
10. addl $4,%edx
11. movl $1024, %ecx
12. 11:
13. stosl
14. addl $0x1000,%eax
15. loop 11b
16. /*
17. * End condition: we must map up to the end + MAPPING_BEYOND_END.
18. */
19. movl $pa(_end) + MAPPING_BEYOND_END + PTE_IDENT_ATTR, %ebp
20. cmpl %ebp,%eax
21. jb 10b
22. addl $__PAGE_OFFSET, %edi
23. movl %edi, pa(_brk_end)
24. shrl $12, %eax
25. movl %eax, pa(max_pfn_mapped)
27. /* Do early initialization of the fixmap area */
28. movl $pa(swapper_pg_fixmap)+PDE_IDENT_ATTR,%eax
29. movl %eax,pa(swapper_pg_dir+0xffc)

對於頁表初始化的原理如果可以參考intel手冊。

其中常量PTE_IDENT_ATTR定義在patable_types.h中。

1. #define PTE_IDENT_ATTR 0x003 /* PRESENT+RW */

二、啟動分頁機制

實現代碼在head_32.S中。

1. movl $pa(swapper_pg_dir),%eax
2. movl %eax,%cr3 /* set the page table pointer.. */
3. movl %cr0,%eax
4. orl $X86_CR0_PG,%eax
5. movl %eax,%cr0 /* ..and set paging (PG) bit */