linux 启动过程临时页表到底映射了多大内存

从 linux-2.4内核开始，在建立临时页表的时候，一般的教科书都说是映射了8M的物理内存，但是为什么是映射8M呢？当时网上有资料说，8M足够了，但为什么就足够了，一直没有彻底搞清楚，今天又重新分析这部分的代码(linux-2.6.24)。 先看下面内存布局图：

文章出处：飞诺网(www.diybl.com):http://www.diybl.com/course/6_system/linux/linuxjq/20120314/567015.html









在建立临时页表时到底映射多大的内存取决于以下几个方面：

(1)保护模式下内核的尺寸： 毫无疑问内核代码必须被映射

(2)临时页表所占的空间尺寸： 假设临时页表映射整个4G的线性地址空间，那么：

页面个数 = 4G/4k = 1M个页面

每个页面对应一个页表项，占4个字节,那么总共占有4M的空间

(3)bootmem allocator是用来在真正的页表建立好之前用于内存管理的，他用一个位图表来管理整个内存,

每一bit代表一个页框，假设有4G的物理内存，那么1M个页面共占有空间 = 1M/8 = 128K。

(4)由于对齐占有的空间（可以忽略，感觉k的数量级吧）

综合上述几个方面，需要映射的物理内存大约等于：

保护模式内核尺寸 + 临时页表占用空间尺寸 + bootmem allocator位图表尺寸 =

现在内核大约4M 最大4M 128K = 8M +　128K



在linux内核的head_32.S中下面代码：

movl $(pg0 - __PAGE_OFFSET), %edi

movl $(swapper_pg_dir - __PAGE_OFFSET), %edx

movl $0x007, %eax /* 0x007 = PRESENT+RW+USER */

10:

leal 0x007(%edi),%ecx /* Create PDE entry */

movl %ecx,(%edx) /* Store identity PDE entry */

movl %ecx,page_pde_offset(%edx) /* Store kernel PDE entry */

addl $4,%edx

movl $1024, %ecx

11:

stosl

addl $0x1000,%eax

loop 11b

/* End condition: we must map up to and including INIT_MAP_BEYOND_END */

/* bytes beyond the end of our own page tables; the +0x007 is the attribute bits */

leal (INIT_MAP_BEYOND_END+0x007)(%edi),%ebp

cmpl %ebp,%eax

jb 10b

movl %edi,(init_pg_tables_end - __PAGE_OFFSET)



红字部分与映射内存有关：

INIT_MAP_BEYOND_END =

BOOTBITMAP_SIZE + (PAGE_TABLE_SIZE + ALLOCATOR_SLOP)*PAGE_SIZE_asm

= 128K + (4K + 4 )*4K

= 128K + 4M + 4K

所以是映射了8M物理内存， 即10：之后的代码执行了两次,这完全满足前面分析的需要映射的物理内存的大小。

可以从内核代码中的注释中得到验证：

/*

* paging_init() sets up the page tables - note that the first 8MB are

* already mapped by head.S.

*

* This routines also unmaps the page at virtual kernel address 0, so

* that we can trap those pesky NULL-reference errors in the kernel.

*/

这里还提到了：把虚拟地址=0开始的第一个页的映射解除，主要是为了跟踪对NULL指针引用的错误。

From:http://fosbin.blog.163.com/blog/static/18274600720113302469881/

文章出处：飞诺网(www.diybl.com):http://www.diybl.com/course/6_system/linux/linuxjq/20120314/567015.html