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标题: linux x86内存分页时，pgd与cr3的疑问 [打印本页]

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作者: superwujc    时间: 2016-06-06 13:50
标题: linux x86内存分页时，pgd与cr3的疑问
请教各位高手

每个进程都有独立的PGD，保存在当前进程的内存描述符mm_struct的pgd字段中，而该字段的值是从cr3中加载

但我通过运行以下内核模块，打印cr3与pgd的值时，发现二者并不一致

1. #include <linux/kernel.h>  
   
2. #include <linux/module.h>  
   
3. #include <linux/init.h>  
   
4. #include <linux/mm.h>  
   
5. #include <linux/mm_types.h>  
   
6. #include <asm/pgtable.h>  
   
7. #include <linux/vmalloc.h>  
   
8. #include <linux/sched.h>  
   
9. 
   
10. static int __init show_pgd(void)
    
11. {
    
12.         unsigned long cr3, pgd_entry_index;
    
13.         struct mm_struct *mm;
    
14.         pgd_t *pgdir, *pgd_entry;
    
15.         unsigned long vaddr = 0;
    
16.         vaddr = (unsigned long)vmalloc(1000 * sizeof(char));
    
17.         if (vaddr == 0) {
    
18.                 printk("vmalloc failed..\n");
    
19.                 return -1;
    
20.         }
    
21.         printk("vmalloc_vaddr=0x%lx\n", vaddr);
    
22. 
    
23.         cr3 = read_cr3();
    
24.         mm = current->mm;
    
25.         pgdir = mm->pgd;
    
26.         pgd_entry = pgd_offset(current->mm, vaddr);
    
27.         pgd_entry_index = pgd_index(vaddr);
    
28. 
    
29.         printk("cr3 = 0x%lx\n", cr3);
    
30.         printk("pgdir = 0x%lx\n", pgd_val(*pgdir));
    
31.         printk("pgd_entry = 0x%lx\n", pgd_val(*pgd_entry));
    
32.         printk("pgd_entry_index = %ld\n", pgd_entry_index);
    
33. 
    
34.         vfree((void*)vaddr);  
    
35. 
    
36.         return 0;
    
37. }
    
38. 
    
39. static void __exit finish(void)
    
40. {
    
41.         printk("The module is exit\n");
    
42. }
    
43. 
    
44. module_init(show_pgd);  
    
45. module_exit(finish);  
    
46. MODULE_LICENSE("GPL");
    

复制代码

make并insmod，dmesg查看结果

1. vmalloc_vaddr=0xffffc90009852000
   
2. cr3 = 0x36b9a000
   
3. pgdir = 0x3a2e1067
   
4. pgd_entry = 0x3fad8067
   
5. pgd_entry_index = 402

复制代码

PGD的值为0x3a2e1067，而cr3中的值为0x36b9a000

此处不解，请各位指点一下，谢谢。

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作者: qianguozheng    时间: 2016-06-06 19:15
cr3是什么玩意。。。

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作者: qianguozheng    时间: 2016-06-06 19:21
http://bbs.chinaunix.net/thread-2091410-1-1.html

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作者: superwujc    时间: 2016-06-07 05:26
回复 3# qianguozheng

感谢，但不知道楼上想说什么？
   

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作者: nswcfd    时间: 2016-06-07 14:09
回答不了楼主cr3和pgd不一致问题，但是用vmalloc做测试貌似是有问题的，
vmalloc修改的是init_mm的页表，而不是current->mm。——当然产生一次缺页中断之后就一致了。

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作者: superwujc    时间: 2016-06-07 15:23
回复 5# nswcfd

感谢楼上，cr3与current->mm->pgd确实是一致的，进程context 切换后，current->mm->pgd相当于二级指针，自身是一个地址，另指向页全局目录PGD的地址

1. #include <linux/kernel.h>  
   
2. #include <linux/module.h>  
   
3. #include <linux/init.h>  
   
4. #include <linux/mm.h>  
   
5. #include <linux/mm_types.h>  
   
6. #include <asm/pgtable.h>  
   
7. #include <linux/vmalloc.h>  
   
8. #include <linux/sched.h>  
   
9. 
   
10. static int __init show_pgd(void)
    
11. {
    
12.         unsigned long cr3, vaddr, pgd_entry_index;
    
13.         pgd_t *pgdir, *pgd_entry;
    
14.         vaddr = (unsigned long)vmalloc(1000 * sizeof(char));
    
15.         if (vaddr == 0) {
    
16.                 printk("vmalloc failed..\n");
    
17.                 return -1;
    
18.         }
    
19.         printk("vmalloc_vaddr=0x%lx\n", vaddr);
    
20. 
    
21.         cr3 = read_cr3();
    
22.         pgdir = current->mm->pgd;
    
23.         pgd_entry = pgd_offset(current->mm, vaddr);
    
24.         pgd_entry_index = pgd_index(vaddr);
    
25. 
    
26.         printk("cr3 = 0x%lx\n", cr3);
    
27.         printk("virtual pgd = %p\n", pgdir);
    
28.         printk("physical pgd = 0x%lx\n", __pa(pgdir));
    
29.         printk("pgd_entry = 0x%lx\n", pgd_val(*pgd_entry));
    
30.         printk("pgd_entry_index = %ld\n", pgd_entry_index);
    
31. 
    
32.         vfree((void*)vaddr);  
    
33. 
    
34.         return 0;
    
35. }
    
36. 
    
37. static void __exit finish(void)
    
38. {
    
39.         printk("The module is exit\n");
    
40. }
    
41. 
    
42. module_init(show_pgd);  
    
43. module_exit(finish);  
    
44. MODULE_LICENSE("GPL");
    

复制代码

运行结果为

1. vmalloc_vaddr=0xffffc90009c2d000
   
2. cr3 = 0x38be9000
   
3. virtual pgd = ffff880038be9000
   
4. physical pgd = 0x38be9000
   
5. pgd_entry = 0x3fad8067
   
6. pgd_entry_index = 402

复制代码

另请教一下

怎样在kernel module中自行处理page fault，也就是pte不存在时手动分配页帧？

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作者: nswcfd    时间: 2016-06-12 16:43
不是很清楚，或许现有的page fault流程有hook或者notifier可以使用，但不知道是否能够完全替代kernel自身的流程。

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