解答关于内核中没开MMU之前的虚拟地址物理地址转换问题

Posted 2020-06-13

1. 内核没开MMU之前有虚拟地址吗？没有MMU哪来的虚拟地址？

答：有，由于载入时地址和执行时地址不同导致的没打开MMU之前也会有虚实地址问题。

2. 载入时地址和执行时地址什么差别。为什么有这样的差别？

答：载入时地址：把可运行文件放到物理内存的内存地址，比如把镜像放到0x80000000地址处，则载入时地址=0x80000000

执行时地址：镜像生成后的虚拟地址，由编译器和连接脚本决定。

内核镜像放到内存中时，放置的地址是随意的，所以要考虑到这样的情况，在没打开mmu之前使用内存中的数据都要计算偏移

下面代码是ARMv8linux内核的head.S节选。能够非常好的说明没开MMU之前的虚实地址转换问题：

ENTRY(lookup_processor_type)
    adr x1, __lookup_processor_type_data //x1= 当前PC的值 + 与标号__lookup_processor_type_data之间的偏移量。即x1存储的是相对于当前PC的                             __lookup_processor_type_data地址值，这里的pc是物理地址。在开了mmu之后，全部的pc都是虚拟地址。

    ldp x2, x3, [x1] //把以下__lookup_processor_type_data标号中“.”存到x2。cpu_table存到x3，x2，x3里存储的都是虚拟地址

    sub x1, x1, x2          // get offset between VA and PA。这里有歧义，x1是物理地址，x2是虚拟地址。所以这里是PA-VA，不是VA-PA
    add x3, x3, x1          // convert VA to PA。这里x3是VA，加上PA-VA得出x3的PA
1:

    ldp w5, w6, [x3]            // load cpu_id_val and cpu_id_mask

    cbz w5, 2f              // end of list?
    and w6, w6, w0
    cmp w5, w6
    b.eq    3f  
    add x3, x3, #CPU_INFO_SZ
    b   1b  
2:
    mov x3, #0              // unknown processor
3:
    mov x0, x3
    ret 
ENDPROC(lookup_processor_type)


    .align  4
    .type   __lookup_processor_type_data, %object
__lookup_processor_type_data:
    .quad   .    //"."代表当前虚拟地址，上面adr那条指令计算的x1是当前这条指令的物理地址，ldp那条指令中的x2是虚拟地址，所以sub计算出来的是PA-VA

    .quad   cpu_table