【读书笔记::深入理解linux内核】内存寻址
我对linux高端内存的错误理解都是从这篇文章得来的,这篇文章里讲的
物理地址 = 逻辑地址 – 0xC0000000:这是内核地址空间的地址转换关系。
这句话瞬间让我惊呆了,根据我的CPU的知识,开启分页之后,任何寻址都要经过mmu的转换,也就是一个二级查表的过程(386)
难道内核很特殊,当mmu看到某个逻辑地址是内核传来的之后,就不查表了,直接减去0xC0000000,然后就传递给内存控制器了???
我发现网上也有人和我问了同样的问题,看这个问题
这句话太让人费解了,让人费解到以至于要怀疑人生了,难道我过去所有学习到的知识全是错的?
以至于我们就开始胡思乱想了,“那么内核寻址的时候是怎么处理的,是把分页关了,还是用其他的方法绕过去的。”
是啊,我们好聪明,聪明到开始怀疑,内核想要实现这个简单的相减关系是不是进内核就把分页关了,或者,有某些牛叉的,我们不知道的方法绕过分页机制??
不然TMD我们怎么理解这句话?
去看书吧,看看《深入理解linux内核》吧,翻到75页,看那么一段话:
“宏__pa用于把从PAGE_OFFSET开始的线性地址转换成相应的物理地址,而宏__va做相反的转换。”
#define __pa(x) ((unsigned long)(x)-PAGE_OFFSET)
#define __va(x) ((void *)((unsigned long)(x)+PAGE_OFFSET))
代码一旦出来,看来一切都不用争论了,毕竟代码说明一切啊,然而这是事实嘛?
http://bbs.csdn.net/topics/100049760 有这个问题的人也不少,以至于人们开始争论起来了。
看完这篇帖子之后,我的内心开始鉴定了一些东西。
误解,这里一定有一个很大的误解,这个很大的误解就来源于,把linux的内存寻址和linux的内存管理搞混了。
第一:内核寻址肯定是经过页表转换的,页全局目录在编译时候静态初始化,768项到1023项(这决定了线性地址的3g到4g的范围)被映射到了0到1g的地方。
任何3g-4g的地址空间的地址(先不考虑高端内存)经过页表转换后就是0-1g的地址空间。但是TMD的是这个关系,但是说的好像不要经过页表转换似得。
第二:内核的宏__pa和__va有什么用呢?用在哪里?
于是我盯着unsigned long phys_addr这个东西使劲看,使劲看,我看了大半夜忽然明白,这代码里到处都是。。。(哈哈)
phys_addr是个变量,是个unsigned long的变量,变量吗,都有地址,我们假设这个地址是0xC0004323,这个地址的内容是0x0000ff3e
0xC0004323: 0x0000ff3e
我们让eax = phys_addr了,于是eax等于0x0000ff3e了,可是我们想访问这个地址的值,怎么办啊?
只有先获得va,把eax+0xc000_0000,然后在进行内存访问,经过页表转换后,传递给内存控制器的地址正好是0x0000ff3e,我们也正好能访问这个地址的值。
而假如把0x0000ff3e交给mmu,经过页表转换后,我们就不知道是什么东西了。
想通了之后又两个感慨,一是,unsigned long phys_addr不是指针胜似指针啊。第二个感慨是原来va和pa的用途在这里。
在把“宏__pa用于把从PAGE_OFFSET开始的线性地址转换成相应的物理地址,而宏__va做相反的转换。”这句话评论成瞎扯淡之后,整章我理解通了。
我随便找了一个内核函数
/* * Change the memory type for the physial address range in kernel identity * mapping space if that range is a part of identity map. */ int kernel_map_sync_memtype(u64 base, unsigned long size, unsigned long flags) { unsigned long id_sz; if (base > __pa(high_memory-1)) return 0; /* * some areas in the middle of the kernel identity range * are not mapped, like the PCI space. */ if (!page_is_ram(base >> PAGE_SHIFT)) return 0; id_sz = (__pa(high_memory-1) <= base + size) ? __pa(high_memory) - base : size; if (ioremap_change_attr((unsigned long)__va(base), id_sz, flags) < 0) { printk(KERN_INFO "%s:%d ioremap_change_attr failed %s " "for [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", current->comm, current->pid, cattr_name(flags), base, (unsigned long long)(base + size-1)); return -EINVAL; } return 0; }
我们首先要明白,要想获得base的值和high_memory的值,肯定是经过页表转换,访问内存才能得到值啊。
然而这个值恰好是地址而已,对这个值,进行pa,va转换,然后访问内存,看到这里,懂了吧。
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