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Linux版本：4.14.74 目录 1 启动阶段所需页表 2 创建过程 2.1启动阶段的页表大小 2.2创建描述符函数 2.3 创建中间页表 2.4 section mapping 2.5 映射的整体流程 1 启动阶段所需页表 在kernel启动阶段，会创建两次地址映射 Identity mapping Kernel image mapping 在BootLoader以及uboot中，mmu功能是关闭的，操作的都是物理地址。为了提高性能，加快初始化速度，我们必须某个阶段（越早越好）打开MMU和cache，打开MMU之后操作的就是虚拟地址，为了从物理地址（Physical Address，简称PA）转换到虚拟地址（Virtual Address，简称VA）的平滑过渡，ARM推荐创建VA和PA相等的一段映射（例如：虚拟地址addr通过页表查询映射的物理地址也是addr）。这段映射在linux中称为identity mapping。 而为了执行kernel image，自然需要映射kernel image。 turn on MMU相关的代码被放入到一个特别的section，名字是.idmap.text，实际上对应上图中物理地址空间的IDMAP_TEXT这个block。这个区域的代码被mapping了两次，做为kernel image的一部分，它被映射到了__idmap_text

Linux版本：4.14.74 目录 1 建立系统映射的过程 2 FIXMAP概念 3 FIXMAP的初步映射 4 DTB的映射 1 建立系统映射的过程 经过前面几章的内容，我们开启了MMU，为kernel image创建了映射，通过调用start_kernel setup_arch建立页表映射，读取kernel建立页表映射的代码和流程如下图所示，下面分章节对这三个部分进行说明 1. void __init setup_arch(char **cmdline_p) 2. { 3. pr_info("Boot CPU: AArch64 Processor [%08x]\n", read_cpuid_id()); 4. 5. ..... 6. 7. early_fixmap_init(); 8. early_ioremap_init(); 9. 10. setup_machine_fdt(__fdt_pointer); 11. .... 12. arm64_memblock_init(); 13. 14. paging_init(); 15. 16. .... 17. } 本文主要描述映射DTB的过程 2 FIXMAP概念 虽然可以通过kernel image mapping和identity mapping来窥探物理地址空间，但终究是管中窥豹，不了解全局

一、前言 本文没有什么框架性的东西，就是按照__create_page_tables代码的执行路径走读一遍，记录在初始化阶段，内核是如何创建内核运行需要的页表过程。想要了解一些概述性的、框架性的东西可以参考 内存初始化 文档。 本文的代码来自ARM64，内核版本是4.4.6，此外，阅读本文最好熟悉ARMv8中翻译表描述符的格式。 二、create_table_entry 这个宏定义主要是用来创建一个中间level的translation table中的描述符。如果用linux的术语，就是创建PGD、PUD或者PMD的描述符。如果用ARM64术语，就是创建L0、L1或者L2的描述符。具体创建哪一个level的Translation table descriptor是由tbl参数指定的，tbl指向了该translation table的内存。virt参数给出了要创建地址映射的那个虚拟地址，shift参数以及ptrs参数是和具体在哪一个entry中写入描述符有关。我们知道，在定位页表描述的时候，我们需要截取虚拟地址中的一部分做为offset（index）来定位描述符，实际上，虚拟地址右移shift，然后截取ptrs大小的bit field就可以得到entry index了。tmp1和tmp2是临时变量。create_table_entry的代码如下： .macro create

Linux源码版本：4.14.75 我们知道在Linux中，操作的都是虚拟地址（有MMU的情况下），那么Linux是如何从虚拟地址找到物理地址的呢？ 通过 内存管理（一）：虚拟地址空间布局 我们知道，arm64支持64位地址宽度，但64bit并不是都用到了，linux最大支持的虚拟地址宽度为48bit，我们以39bit地址宽度为例 1、[63:39]指示页表的基地址寄存器，如果全为1，表示这个地址是内核空间地址，页表基地址寄存器是TTBR1_EL1；如果全为0，表示这个地址是用户空间地址，页表基地址寄存器是TTBR0_EL1 2、TTBR寄存器保存了第0级页表寄存器,0级页表寄存器有512个页表项，每个页表项8个字节，大小是4K，正好一页大小。通过虚拟地址的[38:30]作为索引查找相应的表项，表项中存储有下一级页表的基地址，0级页表每个页表项可以映射1G大小。 3、1级页表同样512个页表项，大小4K。通过虚拟地址的[29:21]作为索引查找相应的表项，表项中存储有下一级页表的基地址，1级页表每个页表项可以映射2M大小 4、2级页表512个页表项，大小4K。2级页表每个页表项映射一页4K大小，通过虚拟地址的[20:12]作为索引查找相应的表项，表项中存储了最终物理地址的[38:12]，与虚拟地址的[11:0]组合之后就找到了最终的物理地址。 ARM64最大支持4级页表： PGD

Linux版本：4.14.74 #1 Linux虚拟内存布局# 在ARM64中，地址线由32bit变为64bit，但是64bit并不是全用到了，最大支持48位物理寻址，最大可寻找256T的物理地址空间，对于目前的应用来讲完全足够了。 虚拟地址的最大宽度可配置，最大为48bit，还可以有36bit，39bit，42bit，47bit 1. [arch/arm64/Kconfig] 2. 3. config ARM64_VA_BITS 4. int 5. default 36 if ARM64_VA_BITS_36 6. default 39 if ARM64_VA_BITS_39 7. default 42 if ARM64_VA_BITS_42 8. default 47 if ARM64_VA_BITS_47 9. default 48 if ARM64_VA_BITS_48 10. 11. [arch/arm64/ configs/xj2_debug_defconfig] 12. CONFIG_ARM64_VA_BITS_39=y 以39bit为例，。用户空间和内核空间大小均为512G。 用户空间范围：0x0000-0000-0000-0000----0x0000-007f-ffff-ffff 内核空间范围：0xffff-ff800-0000-0000—0xffff-ffff

一、前言 一直以来，我都非常着迷于两种电影拍摄手法：一种是慢镜头，将每一个细节全方位的展现给观众。另外一种就是快镜头，多半是反应一个时代的变迁，从非常长的时间段中，截取几个典型的snapshot，合成在十几秒的镜头中，可以让观众很快的了解一个事物的发展脉络。对应到技术层面，慢镜头有点类似情景分析，把每一行代码都详细的进行解析，了解技术的细节。快镜头类似数据流分析，勾勒一个过程中，数据结构的演化。本文采用了快镜头的方法，对内存初始化部分进行描述，不纠缠于具体函数的代码实现，只是希望能给大家一个概略性的印象（有兴趣的同学可以自行研究代码）。BTW，在本文中我们都是基于ARM64来描述体系结构相关的内容。 二、启动之前 在详细描述linux kernel对内存的初始化过程之前，我们必须首先了解kernel在执行第一条语句之前所面临的处境。这时候的内存状况可以参考下图： bootloader有自己的方法来了解系统中memory的布局，然后，它会将绿色的kernel image和蓝色dtb image copy到了指定的内存位置上。kernel image最好是位于main memory起始地址偏移TEXT_OFFSET的位置，当然，TEXT_OFFSET需要和kernel协商好。kernel image是否一定位于起始的main memory（memory address最低）呢？也不一定