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c - 将虚拟地址从多级页表转换为物理地址

问题描述

我正在尝试将虚拟内存地址转换为物理地址，但无法使其正常工作。我目前正在做一个操作系统作为作业，现在我必须为用户模式实现一个 printf 函数，所以当你调用 write 系统调用时，系统应该将用户模式下的数组内容打印到串口（现在)，为此我必须将地址从虚拟地址转换为物理地址。

这是我来自系统调用处理程序的代码：

Pcb* pcb = getCR3(); // contains the page directory for usermode
setCR3(kernelPageDir); // set the CR3 register to the kernel page directory

uint32_t tableNum = (vAddr >> 22) & 0x3ffUL; // get the upper 10 bits
uint32_t pageIndex = (vAddr >> 12) & 0x3ffUL // get the middle 10 bits
uint32_t offset = vAddr & 0xfffUL; // get the 12 lower bits

uint32_t* topTable = pcb->pageDirectory[tableNum]; // Access the top level table
uint32_t lowTable = topTable[pageIndex]; // Entry to the 2nd table
uint32_t* addr = lowTable + offset; // Should be the physical address

serialPrintf("Structure: tableNum=%08x pageIndex=%08x  offset=%08x\n", tableNum, pageIndex, offset);
serialPrintf("Address: topTable=%08x lowTable=%08x addr=%08x\n",topTable, lowTable, addr);
serialPrintf("Char:%c", (char*)addr[0]);

当我运行代码时，它在尝试访问它的值时给了我一个页面错误：

Structure: tableNum=00000020 pageIndex=00000048  offset=00000378
Address: topTable=00000000 lowTable=0015d000 addr=0015d378
Page fault! errcode=00000000 addr=0015d378

以下是书中解释页面结构的部分：

页表级别的结构

标签： clinuxmemory-managementlinux-kernelvirtual-address-space

解决方案

如果您为第一级表的最后一个（索引 1023）指向的第二级表中的最后一个（索引 1023）条目填写 pte，则：

0xfffff000 .. 0xfffffffc will by an alias of the first level table,

和

0xffc00000 .. 0xffffffff will be an alias of the entire (sparse) page table.

例如：

int vtop(unsigned vaddr, unsigned *pa) {
    unsigned *pdtb = (unsigned *)0xfffff000;
    unsigned *pte = (unsigned *)0xffc00000;
    if (ptdb[vaddr>>20] & 1) {
         if (pte[vaddr>>12] & 1) {
              *pa = pte[vaddr>>12] &~0xfff;
              return 0;
         }
         return 2;
    }
    return 1;
}

您可以对任何索引执行此操作并调整指针值，但如果变得更加混乱，并且 0xffc/20 不碍事。

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