ARM64 Linux 内核页表的块映射
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ARM64 Linux 内核页表的块映射相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
内核文档 Documentation/arm64/memory.rst 描述了 ARM64 Linux 内核空间的内存映射情况，应该是此方面最权威文档。
但是，这不意味着它们就是 Huge Page。
所以，即便我们在内核空间进行 PMD 映射，里面的每个蓝色圆圈（一个 4K页），还是可以被单独分配的，这种分配可以是 kmalloc、vmalloc，用户态的 malloc 等。
内核态进行的 PMD 映射，不意味着相关的 2MB 成为了 huge page。
当然，更牛的情况下，内核应该也可以直接用【38:30】位的 PUD 来进行映射，这样映射关系是 1GB 的，则整个 1GB 后面占 TLB 的时候，只需要占一个入口。
当然，如果用户态的虚实映射是这样的，用户实际得到了一个 1GB 的巨页。
但是对于内核的线性映射区域而言，即便我们进行了 1GB 的 PUD 映射，这 1G 内部就可以进一步切割为 4KB 页或者 2MB 的巨页。
记住：内核态的线性映射区的映射只是个映射关系，不是个分配关系。比如下面的 1GB 的内核线性映射的 1GB 区域，仍然可以被 4K 分配走，或者被用户以 huge page 以 2MB 为单位分配走：
我们需要一个真实的调试手段来验证我们的想法，这个调试手段就是 PTDUMP（Page Table Dump），相关的代码在 ARM64 内核的：
arch/arm64/mm/ptdump.c和ptdump_debugfs.c
我们把它们全部选中，这样我们可以得到一个 debugfs 接口：
/sys/kernel/debug/kernel_page_tables
来获知内核态页表的情况。
我的内核启动参数加了 rodata=0：
$ cat /proc/cmdlineroot=/dev/vda2 rw console=ttyAMA0 ip=dhcp rodata=0
原因是内核在几种情况下，是不会做这种 PMD 和 PUD 映射的，相关代码见于：
rodata_full 在默认情况下总是成立的，它对应着内核的一个 Config 选项 CONFIG_RODATA_FULL_DEFAULT_ENABLED， "Apply r/o permissions of VM areas also to their linear aliases"，这个选项提高了内核的安全性，但是减小了内核的性能。
我在内核启动参数加的 rodata=0 实际上是让 rodata_full 为 false。
如果我把这个 kernel 启动选项去掉，我得到的内核页表是完全不一样,线性映射区也全部是 PTE 映射：
最后，值得一提的是，不仅线性映射区可以使用 PMD 映射，vmemmap 映射区也是在 4K 页面情况下，默认用 PMD 映射的：
字节跳动的宋牧春童鞋发了一个 patchset，企图在用户分得巨页的情况下，删除巨页内部的 4KB 的小 page 占用的 page struct 的内存消耗，这个 patchset 在圣诞节前目前发到了 V11：
https://lore.kernel.org/linux-mm/20201222142440.28930-1-songmuchun@bytedance.com/
在这个 patchset 中，它就需要拆分 vmemmap 的 PMD 映射为 PTE 映射:
这个 patchset 的原理建立在，当内核以 4KB 分页的时候，每个 page 需要 64 字节的 page struct。
但是，当用户把它分配为巨页的时候，我们不再需要一个个 4KB 单独用 page struct 描述，对于这种 compound page 的情况，我们应该可以把后面的 page struct 的内存直接释放掉，因为情况完全是雷同的，这样可以省下不少内存。
看到牧春童鞋从一个青葱少年成长为这方面的大牛，我真的替他高兴和骄傲。这同时也激励我必须保持奋斗姿态，2021 年要不停歇地学习进步，争取赶上牧春童鞋。
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以上是关于ARM64 Linux 内核页表的块映射的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章