Linux页表与ARM硬件页表

早期Linux内核是基于x86体系结构设计的，x86页表中有3个标志位是ARM32硬件页表项没有的。
PTE_DIRTY：cpu在写操作时会设置该标志位，表示对应页面被写过，为脏页。
PTE_YOUNG：CPU访问该页时会设置该标志位。在页面换出时，如果该标志位位置了，说明该页刚被访问过，页面是young的，不适合把该页换出，同时清除该标志位。
PTE_PRESENT：表示页在内存中。

 

针对这种情况，Linux维护了一份Linux版本的页表，用于模拟这些标志位。由于一个页面是4KB大小，一级PGD页表项对应256个pte，256*sizeof(u32)占用1KB，Linux版本pte也需要占用1KB，所以Linux创建二级页表时，以两个pgd页表项为单位，申请1个page存放对应的linux版本pte和硬件pte。前2KB存放linux版本页表，后2KB存放硬件页表。存放地址如下。

 *    pgd             pte
 * |        |
 * +--------+
 * |        |       +------------+ +0
 * +- - - - +       | Linux pt 0 |
 * |        |       +------------+ +1024
 * +--------+ +0    | Linux pt 1 |
 * |        |-----> +------------+ +2048
 * +- - - - + +4    |  h/w pt 0  |
 * |        |-----> +------------+ +3072
 * +--------+ +8    |  h/w pt 1  |
 * |        |       +------------+ +4096

左边是一级页表项 block，而右边是一个 page 中包含的四个(两对)二级页表 block 项，硬件页表项放在软件页表项 +2048 处。

#define PMD_SHIFT       21

从硬件定义来看，每个 pte block 应该是 1M，SHIFT 值应该是 20，但是软件上的处理为：将两个 pte block 放在一个页面中，因此每个 PGD 占用 8 bytes，而 PMD = PGD，因此 PMD 也就相当于两个 pte block，两个页面也就是 2M，SHIFT 为 21。