Linux中sv39 mmu介紹

RISC-V Linux支持sv32、sv39、sv48等虛擬地址格式，分別代表32為虛擬地址、38位虛擬地址和48位虛擬地址。RISC-VLinux默認(rèn)也是使用sv39格式，sv39的虛擬地址、物理地址、PTE格式如下：

虛擬地址格式：

物理地址格式：

PTE格式：

虛擬地址使用39位表示，其中低12位代表pageoffset，高位劃分為了三部分：VPN［0］、VPN［1］和VPN［2］，分別代表虛擬地址VA在PTE、PMD和PGD中的索引。

物理地址使用56位表示，低12位代表page offset，高位是物理頁(yè)P(yáng)PN［0］、PPN［1］和PPN［2］

PTE保存了物理頁(yè)P(yáng)PN［0］、PPN［1］和PPN［2］，和物理地址中的PPN相對(duì)應(yīng)；PTE的低10位代表物理地址的訪問(wèn)權(quán)限，當(dāng)RWX全為0時(shí)，則代表該P(yáng)TE存儲(chǔ)的地址是下一級(jí)頁(yè)表的物理地址，否則代表當(dāng)前頁(yè)表是最后一級(jí)頁(yè)表。

再看看sv39 的頁(yè)表格式，sv39使用的是三級(jí)頁(yè)表，PGD、PMD和PTE，每一個(gè)級(jí)頁(yè)表使用9bit表示，即每一級(jí)頁(yè)表都有512個(gè)頁(yè)表項(xiàng)。

在代碼中，創(chuàng)建一個(gè)有512個(gè)元素的數(shù)組即代表一個(gè)頁(yè)表。一個(gè)PTE有512個(gè)頁(yè)表項(xiàng)，每一個(gè)頁(yè)表項(xiàng)占用8字節(jié)，5128=4096字節(jié)，所以一個(gè)PTE代表4K。一個(gè)PMD也是512個(gè)頁(yè)表項(xiàng)，每一項(xiàng)可代表一個(gè)PTE，5124 K=2M，所以一個(gè)PMD就代表2M。以此類(lèi)推，一個(gè)PGD代表512 * 2M=1G。

重要結(jié)論：PGD代表1G、PMD代表2M、PTE代表4K。sv39默認(rèn)的頁(yè)大小是4K。

三級(jí)頁(yè)表虛擬地址轉(zhuǎn)為物理地址過(guò)程示意圖：

sv39三級(jí)頁(yè)表虛擬地址轉(zhuǎn)為物理地址過(guò)程：

MMU通過(guò)satp寄存器得到PGD的物理地址，結(jié)合PGD index（即VPN［2］）找到PMD；找到PMD后，再結(jié)合PMDindex（即VPN［1］）找到PTE，然后結(jié)合PTE index（即VPN［0］）得到VA在PTE索引中的值，從而得到物理地址。

最后在PTE中取出PPN［2］、PPN［1］和PPN［0］，再和虛擬地址的低12位offset相加，得到最終的物理地址。