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本文基于mstar801平台Linux2.6.35.11。
举例：
当我们通过系统调用fork创建子进程时，将完全复制父进程的页表、同时将该页表置为写保护。
之后，当父进程或子进程向地址空间写数据时，就会产生缺页异常、分配新的页、同时将两个页都置为可写。
目前Linux版本支持4级分页虚拟地址映射，可满足64位CPU的寻址要求。不过，ARM9的MMU只支持两级页表地址转换，而且两级能满足32位CPU的存储管理需求，因此、ARM体系只使用linux四级中的两级分页。
第一级：
全局页目录表(PGD)，系统运行时这个页表的首地址存放于ARM协处理器CP15的寄存器C2中；在进程调度切换时，操作系统不仅要切换SP和PC、也要切换这个C2，即每个进程都有自己的独立虚拟地址空间、也就有独立的全局页目录表PGD。
第二、三、四级：
程序中分别缩写为：
PUD——页上级目录
PMD——页中间目录
PTE——页表（最末级）
ARM存储体系支持的页的大小有几种——1M，64KB，4KB，1KB，支持的二级页表有两种：粗粒度和细粒度。在Linux中，ARM采用了粗粒度页表4K页的模式：其中一级索引地址有效位为11bit；二级索引地址有效位为9bit、页内偏移量为12bit。这就是一个32位虚拟地址的组成。
4KB的页大小决定了虚拟地址的低12bit留做偏移地址用（因为2^12 = 4096 = 4KB），也决定了二级页描述符的低12位用作用户标志，4KB的页大小还决定了虚拟地址空间最多可以映射出（4GB/4KB = 1024 * 1024）个页。
ARM体系下物理内存和虚拟内存按照4KB的大小进行分页，页索引表分为两级，其中全局一级页表PGD一个，表中含有2048个条目(一级索引地址有效位为11bit)、每个条目对应一个二级页表物理首地址；每个二级页表（PMD或PTE）中含有512个条目(二级索引有效位9bit)、每个条目对应一页物理首地址。可以理解为：2048 * 512 = 1024 * 1024个4KB，即4GB。
即一个虚拟的32位地址可以表示如下：
11bit + 9bit + 12bit分别表示：该进程PGD中的哪个PMD/PTE；某个PMD/PTE中的哪个页；以及某个页中的具体地址。
下面看具体定义：
kernel2.6.35.11/arch/arm/include/asm/pgtable.h
#define PTRS_PER_PTE 512#define PTRS_PER_PMD 1#define PTRS_PER_PGD 2048......#define PMD_SHIFT 21#define PGDIR_SHIFT 21
简而言之，ARM在Linux下二级分页为：
虚拟地址——>PGD转换——>PTE转换——>物理地址
一、看看Linux用户进程的页表分配
以下基于mstar801平台Linux2.6.35.11。
1.jb/bionic/libc/bionic/fork.c
#include#include "pthread_internal.h"#include "bionic_pthread.h"#include "cpuacct.h"extern int __fork(void);int fork(void){ ...... int ret; ret = __fork(); ......}
2.jb/bionic/libc/arch-arm/syscalls/__fork.S
ENTRY(__fork) .save {r4, r7} stmfd sp!, {r4, r7} ldr r7, =__NR_fork swi #0 ldmfd sp!, {r4, r7} movs r0, r0 bxpl lr b __set_syscall_errnoEND(__fork) ============================================
3.系统调用表
kernel2.6.35.11/arch/arm/include/asm/unistd.h
#define __NR_fork (__NR_SYSCALL_BASE+ 2)
4.实现
kernel2.6.35.11/arch/arm/kernel/entry-common.S
sys_fork_wrapper: add r0, sp, #S_OFF b sys_forkENDPROC(sys_fork_wrapper)
kernel2.6.35.11/arch/arm/kernel/sys_arm.c
asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs *regs){#ifdef CONFIG_MMU return do_fork(SIGCHLD, regs->ARM_sp, regs, 0, NULL, NULL);#else /* can not support in nommu mode */ return(-EINVAL);#endif} 5.do_fork函数
kernel2.6.35.11/kernel/fork.c
long do_fork(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start, struct pt_regs *regs, unsigned long stack_size, int __user *parent_tidptr, int __user *child_tidptr){ ...... p = copy_process(clone_flags, stack_start, regs, stack_size, child_tidptr, NULL, trace); ......}......static struct task_struct *copy_process(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start, struct pt_regs *regs, unsigned long stack_size, int __user *child_tidptr, struct pid *pid, int trace){ ...... if ((retval = copy_mm(clone_flags, p))) ......}......static int copy_mm(unsigned long clone_flags, struct task_struct * tsk){ struct mm_struct * mm, *oldmm; ...... mm = dup_mm(tsk); ......}......struct mm_struct *dup_mm(struct task_struct *tsk){ struct mm_struct *mm, *oldmm = current->mm; ...... if (!mm_init(mm, tsk)) ......}......static struct mm_struct * mm_init(struct mm_struct * mm, struct task_struct *p){ ...... if (likely(!mm_alloc_pgd(mm))) { ......}......static inline int mm_alloc_pgd(struct mm_struct * mm){ mm->pgd = pgd_alloc(mm); if (unlikely(!mm->pgd)) return -ENOMEM; return 0;} 6.看看pgd分配函数，清楚Linux进程为什么共享内核地址空间：
kernel2.6.35.11/arch/arm/mm/pgd.c
pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm){ ...... new_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, 2); //新分配一级页表 ...... memset(new_pgd, 0, USER_PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t)); //0～3GB页表初始化为0 ...... init_pgd = pgd_offset_k(0); memcpy(new_pgd + USER_PTRS_PER_PGD, init_pgd + USER_PTRS_PER_PGD, (PTRS_PER_PGD - USER_PTRS_PER_PGD) * sizeof(pgd_t)); //3～4GB页表来源与kernel初始化时的页表，即共享内核页表 ...... new_pud = pud_alloc(mm, new_pgd, 0); ...... new_pmd = pmd_alloc(mm, new_pud, 0); ...... new_pte = pte_alloc_map(mm, NULL, new_pmd, 0); ...... return new_pgd; ......} kernel2.6.35.11/arch/arm/include/asm/pgtable.h
/* to find an entry in a page-table-directory */#define pgd_index(addr) ((addr) >> PGDIR_SHIFT)#define pgd_offset(mm, addr) ((mm)->pgd + pgd_index(addr))/* to find an entry in a kernel page-table-directory */#define pgd_offset_k(addr) pgd_offset(&init_mm, addr)
二、看看Linux内核页表的建立
其中，init_mm是linux内核启动时分配的内核页表：
kernel2.6.35.11/init/main.c
asmlinkage void __init start_kernel(void){ ...... setup_arch(&command_line); ......} kernel5.6.35.11/arch/arm/kernel/setup.c
void __init setup_arch(char **cmdline_p){ ...... init_mm.start_code = (unsigned long) _text; init_mm.end_code = (unsigned long) _etext; init_mm.end_data = (unsigned long) _edata; init_mm.brk = (unsigned long) _end; ......} 转载地址：http://lrgai.baihongyu.com/