linux启动过程中建立临时页表

intel的x86这种架构为了兼容以前同系列的架构有一些很繁琐无用的东西。比如分段和分页两种机制都可以实现隔离进程的内存空间,在x86上两种机制都有,用起来比较繁琐。所以linux内核在启动的时候通过把各个段的起始地址都设置成0,把逻辑地址直接映射到虚拟地址,也就是说在linux里逻辑地址和虚拟地址是相等的。所以看linux内存管理的时候集中精力于分页这种方式就可以了。

linux启动分两个阶段:

  • 第一个阶段(汇编)建立分段机制(忽略),建立一个临时页表进入分页机制。
  • 第二个阶段(C语言)初始化系统的各种资源(硬件/软件)。

这篇只讨论建立临时页表的过程。

linux内核被加载进内存以后,在内存空间的分布如下图:

这个映射图可以参考arch/i386/kernel/vmlinux.lds.S里的代码

不管在临时分页机制里还是之后真正的分页机制里linux要调用自己的函数是需要把自身映射进页表里的。在进入真正的分页机制之前linux需要一个临时的内存管理系统来管理低端内存,所以这个临时的内存管理系统也需要映射进页表。需要映射进页表的内存包括:

  • linux内核。
  • 临时页表(这个不一定需要映射进页表,但是为了方便也这么做了)。
  • 128k的临时内存管理系统(其实就是用的位图管理1G的低端内存,2^32/4096/8 = 128K)。

好了,可以看代码了

page_pde_offset = (__PAGE_OFFSET >> 20);

        movl $(pg0 - __PAGE_OFFSET), %edi
        movl $(swapper_pg_dir - __PAGE_OFFSET), %edx
        movl $0x007, %eax                       /* 0x007 = PRESENT+RW+USER 这是页表属性*/
10:
        leal 0x007(%edi),%ecx                   /* Create PDE entry */
        movl %ecx,(%edx)                        /* Store identity PDE entry */
        movl %ecx,page_pde_offset(%edx)         /* Store kernel PDE entry */
        addl $4,%edx                            
        movl $1024, %ecx                        /*1024个页表*/
11:
        stosl
        addl $0x1000,%eax
        loop 11b
        /* End condition: we must map up to and including INIT_MAP_BEYOND_END */
        /* bytes beyond the end of our own page tables; the +0x007 is the attribute bits */
        leal (INIT_MAP_BEYOND_END+0x007)(%edi),%ebp
        cmpl %ebp,%eax
        jb 10b
        movl %edi,(init_pg_tables_end - __PAGE_OFFSET)

swapper_pg_dir就是页目录,在内核的.bss段,临时页表从pg0开始,查询arch/i386/kernel/vmlinux.lds.S可见pg0就在_end之后,128k就在临时页表之后。具体映射了多大的空间是不确定的,但是大概是8M,因为开始留了1M空间,内核大概占4M再加上页表本身和128K,两个页目录能映射8M内存正好包含这几项内容,所以一般书上会说映射了8M内存。

还有一个比较重要的是给init_pg_tables_end的赋值为最后一个页表的地址,所以紧跟init_pg_tables_end之后的是那128k的临时内存管理系统,再之后的内存都是空闲可用内存。

posted @ 2018-12-21 10:31  属性  阅读(1140)  评论(0编辑  收藏  举报