用户态进程如何得到虚拟地址对答的物理地址?

阅读: 作者:admin   发表于 2021-08-05 18:30

  

清淡吾们不必要从用户态得到进程虚拟地址对答的物理地址,由于清淡来说用户进程是十足不关心物理地址的。

幼批行使场景下,用户能够会关心,比如在用户态做DMA的场景(如DPDK之类的)。还有一些场景,比如想调试剖析每一页的内存占用情况,是否swap出往了等。

从用户态得到虚拟地址对答的物理地址,吾们不能够往walk进程的page table,也异国权限。不过还益内核给吾们挑供了一个接口,叫pagemap,而且,这个接口与硬件的系统架构无关。在/proc/pid/下面有个文件叫pagemap,它会每个page,生成了一个64bit的描述符,来描述虚拟地址这一页对答的物理页帧号或者SWAP内里的益处,详见文档:

linux/Documentation/admin-guide/mm/pagemap.rst

这64bit的描述如下:

分别的系统架构的MMU分别,页外格式也分别,但是pagemap这个接口与详细页外的格式无关,能够说都被抽象化了。

下面吾们无视swap的影响(倘若关闭了swap或者page不息是pin的状态),从DPDK抄一段虚拟地址转换为物理地址的代码:

#define phys_addr_t     uint64_t #define PFN_MASK_SIZE   8  phys_addr_t rte_mem_virt2phy(const void *virtaddr) {         int fd, retval;         uint64_t page, physaddr;         unsigned long virt_pfn;         int page_size;         off_t offset;          /* standard page size */         page_size = getpagesize();          fd = open("/proc/self/pagemap", O_RDONLY);         if (fd < 0) {                  ...         }          virt_pfn = (unsigned long)virtaddr / page_size;         offset = sizeof(uint64_t) * virt_pfn;         if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) == (off_t) -1) {                 ...                 return -1;         }          retval = read(fd, &page, PFN_MASK_SIZE);         close(fd);         ...          /*          * the pfn (page frame number) are bits 0-54 (see          * pagemap.txt in linux Documentation)          */         if ((page & 0x7fffffffffffffULL) == 0)                 return -1;          physaddr = ((page & 0x7fffffffffffffULL) * page_size)                 + ((unsigned long)virtaddr % page_size);          return physaddr; } 

末了的一步是关键的计算过程:

physaddr = ((page & 0x7fffffffffffffULL) * page_size)                 + ((unsigned long)virtaddr % page_size); 

page & 0x7fffffffffffffULL取得了页帧号(PFN),乘以页的size得到这页首首的物理地址,之后添上virtaddr % page_size的页内偏移,得到最后的物理地址。

吾们来实操一下调用上面的函数完善地址转化:

int main(int argc, char *argv[]) {   uint8_t *p = malloc(1024 * 1024);    *(p + 4096) = 10;   printf("virt:%p phys:%p\n", p + 4096, rte_mem_virt2phy(p + 4096));    *(p + 2 * 4096) = 10;   printf("virt:%p phys:%p\n", p + 2 * 4096, rte_mem_virt2phy(p + 2 * 4096)); } 

运走效果如下:

~$ sudo ./a.out  virt:0x7f81e402a010 phys:0x2b601010 virt:0x7f81e402b010 phys:0x3ceec010 

内核态实现pagemap proc接口的代码位于:

fs/proc/task_mmu.c 

其中比较中央的函数是把PTE转换为pagemap_entry的过程,乐趣味的童鞋能够仔细浏览下:

稀奇属意画红线的位置,能够清新pagemap内里的那些flag是怎么被置上的。

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