linux内核页表更新

Posted 2021-04-09

在linux x86中分页。

1. 每个进程都有自己的页面目录。
2. 页表行走从CR3指向的页面目录开始。
3. 每个进程共享内核页面目录内容

假设三个句子是正确的，让我们说一些进程进入内核模式并更新他的内核页面目录内容（地址映射，访问权限等......）

题。由于内核地址空间是在进程之间全局共享的，因此这个更新必须与其他进程的页面目录同步，对吧？

怎么管理这个？

先感谢您。

答案

我不知道Linux，所以我会回答Windows。一些内核空间是“全局”，它是PTE中设置的标志，表示它被多个进程使用。可以在寄存器操作数中配置INVPCID指令，以在TLB无效中包含或排除这些条目。这些页表条目在进程之间共享，并且每个进程都显示在页表的相同位置。这样，只需要更新单个PTE，并且不需要同步其他进程的其他PTE，因为它们在物理地址上共享单个PTE。

http://www.cs.miami.edu/home/burt/journal/NT/memory.html

某些内核内存对所有进程都不可见，并且对每个进程都是私有的（不会改变它仍然是0的事实）。这在32位Windows系统上将是0xC0000000-0xC0200000，其中包含所有用户空间PTE和PDE，其中0xC0000000是PTE_BASE，它允许等式#define MiAddressToPe (x) ((PMMPTE)(((((ULONG)(x)) >> 12) << 2) + (ULONG_PTR)MmPteBase))优雅地工作，以便将cr2中的故障虚拟地址转换为PTE的地址。这是每个进程专用的，因为每个进程具有相同的基本PTE分配基址;如果它对所有进程都可见，它将快速占用虚拟内存，因为必须按顺序分配每组页面。它不需要对所有进程可见，因为进程对另一个进程的页表条目不感兴趣。页面错误始终在当前进程的上下文中处理，而0xC0000000-0xC0200000在每个进程上下文中表示不同的内容。

用于分配内核PTE（用于内核地址）的内核空间0xC0200000-0xC0400000将是全局的并且由所有进程共享，除了其中代表0xC0000000-0xC0200000的部分，我的计算将是0xC0300000-0xC0300800，这是PDE的用户模式侧为PDE_BASE = 0xC0300000-0xC0300FFF。

然而，分割用户PDE和内核PDE部分是不可能的，前者是私有的，后者是全局的（即使0xC0300000-0xC0300800私有（指向不同的物理地址），0xC0300000-0xC0300FFF指向相同的物理地址每个过程）因为整个PDE区域（0xC0300000-0xC0300FFF）将位于同一物理帧上并构成cr3指向的单个帧，并且cr3对于每个进程是不同的，整个PDE区域（所有PDE）将具有每个进程私有（每个进程重复和安装）。如果内核页面表页面（包含内核页面表的页面）被页面调出并进入新的物理位置，那么PDE将全部必须同步，因为所有进程都具有不同cr3物理地址的副本而不是相同的物理PDE 。我不确定它如何（有效）ATM。在64位上，可以强制限制PDPT不能被分页，但是在32位上，不能存在类似的限制，因为明确的是页面表可以被分页，这意味着必须在32位上进行同步。

KAISER，或KPTI，旨在减轻崩溃，为简单起见，32位类比，每个过程最有可能有2个cr3s。在捕获到内核时，用户模式的受限制的cr3将被包含所有内核PDE的完整cr3替换。

另一答案

当内核更改页表条目时，必须以原子方式进行这些更新：

在64位内核中，这可以使用64位内存操作方便地完成，而i386需要使用CMPXCHG8。

（Qazxswpoi）