内核空间和用户空间的虚地址映射到物理地址

shihyu

下面是书中所说
对 于 内 核 空 间 而 言 ， 给 定 一 个 虚 地 址 x ， 其 物 理 地 址 为 “ x - PAGE_OFFSET”，给定一个物理地址x，其虚地址为“x+ PAGE_OFFSET”

可是有些书又提到 , 页表有分内核空间和用户空间的页表 , 这样内核空间映射到物理内存是透过页表机制？ 还是 虚 地 址 x - PAGE_OFFSET 即是物理地址?


Linux 内核空间和用户空间映射到物理内存是透过硬件MMU 会转换的嘛？ MMU 硬件实现分页机制?

如果是用MMU 那内核代码中最后是在哪些将虚地址传给MMU 做转换成物理地址？

nswcfd

好眼熟的问题。

其实这些说法并不矛盾。

对于特定的CPU，比如x86，保护模式下是不能绕过MMU的，这是硬件限制（其它架构CPU另说）。
内核地址也不例外。
只是它的映射关系是可以【固定、可计算、可预期的】——不像用户态的地址，不经过内核查一次页表，没办法知道main导致加载到那个物理地址。

这个固定映射关系的好处，给定虚拟地址，可以不经过页表，就能【计算出】物理地址。
注意是计算出，真正访问的时候还是要经过MMU/页表。

什么时候需要计算出物理地址呢？
比如网卡驱动做DMA，分配一段内核空间（kmalloc返回虚拟地址vp），这个地址要提交给硬件（写某个控制寄存器），
但是硬件只知道物理地址，需要把vp转换为物理地址（减少PAGE_OFFSET），再写到寄存器里。

如果不是直接映射，那好吧，就得把vp分成10-12-12几段（假设32位3级页表），
从cr3开始，一级一级的查下去，才能知道vp对应的物理内存。

shihyu

想知道内核代码中最后是在哪些将虚地址传给MMU 做转换成物理地址？

夕阳下的孤影

对于内核空间的低端地址来说，虚拟地址与物理地址是PAGE_OFFSET的关系。

地址转换是MMU负责完成，另外TLB会缓存一部分虚拟地址与物理地址的映射关系，用来加速地址转换。