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X86 64下的分页及不同分页模式

2021-11-29 23:52:12

这篇文章内容包括:

  1. 介绍X86 64下的分页及不同分页模式
  2. 如何查看linux kernel当前使用的分页模式

1. 介绍

分页(Paging)指的是将线性地址(linear address)转换为物理地址(physical address)的机制,转换过程是在硬件中完成的,Intel-64 处理器支持四种不同的分页模式,它们分别是:

  1. 32-bit paging
  2. PAE paging
  3. 4-level paging (kernel默认使用)
  4. 5-level paging

2. 四种分页模式的寄存器控制位

  1. 32-bit paging: CR4.PAE = 0
  2. PAE paging: CR4.PAE = 1, IA32_EFER.LME = 0
  3. 4-level paging: CR4.PAE = 1, IA32_EFER.LME = 1, CR4.LA57 = 0
  4. 5-level paging: CR4.PAE = 1, IA32_EFER.LME = 1, CR4.LA57 = 1

3. 不同分页模式的区别

在这里插入图片描述

4. 实战-查看kernel的分页模式

使用gdb vmlinux调试kernel,按照下图操作,需设置好linux调试环境
在这里插入图片描述
如上图所示,CR4寄存器中PAE=1, LA57=0(寄存器右侧中括号内存在说明FLAG设置了,不存在说明未设置), EFER寄存器中LME=1
所以当前kernel使用的分页模式为4-level paging,下一篇文章将讲述4-level paging模式线性地址转换为物理地址的详细过程

参考手册:
Intel® 64 and IA-32 architectures software developer’s manual volume 3A: System programming guide, part 1
linux版本:5.4.34