linux 进程的页表,内核页表和进程页表

梦里梦外; 2023-01-19 10:51 113阅读 0赞

2015 May 28 pagetable,kernel,userspace

内核页表和进程页表

内核页表和进程页表

最近在看vmalloc()分配代码，我们知道当通过alloc\_page()分配出来page后，需要将这些分散的物理页框page映射到vmalloc区，这里我们就要修改内核页表，以前我学页表是把内核空间与用户空间割裂学习的，导致二者无法很好地衔接，这里我会把两个概念重新解释清楚。

下面代码映射到vmalloc区的关键就是map\_vm\_area()函数，for (i = 0; i < area->nr\_pages; i++) \{

struct page \*page;

if (node == NUMA\_NO\_NODE)

page = alloc\_page(alloc\_mask);

else

page = alloc\_pages\_node(node, alloc\_mask, order);

...

\}

if (map\_vm\_area(area, prot, pages))

goto fail;

return area->addr;

拿IA32架构的虚拟地址来说，0~3GB属于用户空间，用户空间是由每个进程的task\_struct.mm\_struct.pgd的成员变量，这个指向的就是进程页表。而3G~4GB属于内核空间，这个页表是由内核页目录表管理，存放在主内核页全局目录init\_mm.pgd(swapper\_pg\_dir)中struct mm\_struct init\_mm = \{

.mm\_rb = RB\_ROOT,

.pgd = swapper\_pg\_dir,

.mm\_users = ATOMIC\_INIT(2),

.mm\_count = ATOMIC\_INIT(1),

.mmap\_sem = \_\_RWSEM\_INITIALIZER(init\_mm.mmap\_sem),

.page\_table\_lock = \_\_SPIN\_LOCK\_UNLOCKED(init\_mm.page\_table\_lock),

.mmlist = LIST\_HEAD\_INIT(init\_mm.mmlist),

INIT\_MM\_CONTEXT(init\_mm)

\};

进程切换切换的是进程页表：即将新进程的pgd(页目录)加载到CR3寄存器中。而内核页表是所有进程共享的，每个进程的“进程页表”中内核态地址相关的页表项都是“内核页表”的一个拷贝。

\#\#\#vmalloc区发生page fault

在vmalloc区发生page fault时，将“内核页表”同步到“进程页表”中。这部分区域对应的线性地址在内核使用vmalloc分配内存时，其实就已经分配了相应的物理内存，并做了相应的映射，建立了相应的页表项，但相关页表项仅写入了“内核页表”，并没有实时更新到“进程页表中”，内核在这里使用了“延迟更新”的策略，将“进程页表”真正更新推迟到第一次访问相关线性地址，发生page fault时，此时在page fault的处理流程中进行“进程页表”的更新。

所以linux中，只有进程的页表是时刻在更换的，而内核页表全局只有一份，所有进程共享内核页表！

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