虚拟地址转换为物理地址

Posted 2021-01-07 sky-heaven

转自：https://blog.csdn.net/shuningzhang/article/details/38090621

应用程序只能提供一个虚拟地址，也可以通过如下方法获取物理地址，当然得调用驱动。

Linux采用页表的概念来管理虚拟空间，内核在处理虚拟地址时都必须将其转换为物理地址，然后处理器才能够访问。虚拟地址可以通过Linux的页表操作宏逐层查找到物理地址，简单来说需要将虚拟地址分段，每段地址都作为索引指向页表，最后一级页表指向物理地址。
 Linux在2.6.11以后版本为了兼容各种处理器，采用四级页表结构：
? PGD：Page Global Directory，页全局目录，是顶级页表。
? PUD：Page Upper Directory，页上级目录，是第二级页表
? PMD：Page Middle Derectory，页中间目录，是第三级页表。
? PTE：Page Table Entry，页面表，最后一级页表，指向物理页面。
 可以通过数据结构mm_struct访问PGD找到物理页面，如图4-8，根据页表寻找物理地址的流程见4-9。
 
图  Linux采用的4级页面
 

 简化的转换代码如下：
 static int vir2phy(unsigned long va) 
 {     
  struct task_struct *pcb_tmp;     
  pcb_tmp = current;     
  pgd_tmp = pgd_offset(pcb_tmp->mm,va);     
  pud_tmp = pud_offset(pgd_tmp,va);     
  pmd_tmp = pmd_offset(pud_tmp,va);     
  pte_tmp = pte_offset_kernel(pmd_tmp,va);      
  pa = (pte_val(*pte_tmp) & PAGE_MASK) |(va & ~PAGE_MASK);     
  return pa; 
 }

pgd_offset(mm, addr) 接收内存描述符地址mm和线性地址addr作为参数。这个宏产生地址addr在页全局目录中相应表项的线性地址；
通过内存描述符mm内的一个指针可以找到这个页全局目录。

pud_offset(pgd, addr) 参数为指向页全局目录项的指针pgd和线性地址addr。这个宏产生页上级目录中目录项addr对应的线性地址。在两级或三级分页系统中，该宏产生pgd，即一个页全局目录项的地址。

pmd_offset(pud, addr) 接收指向页上级目录项的指针pud和线性地址addr作为参数。这个宏产生目录项addr在页中间目录中的偏移地址。在两级或三级分页系统中，它产生pud，即页全局目录项的地址。

pte_offset_kernel(dir, addr) 线性地址addr在页中间目录dir中有一个对应的项，该宏就产生这个对应项，即页表的线性地址。另外，该宏只在主内核页表上使用。