如何实现分页，并在知道虚拟地址的情况下找到物理内存地址答案

【问题标题】：how can I implement paging , and find physical memory address knowing virtual address如何实现分页，并在知道虚拟地址的情况下找到物理内存地址
【发布时间】：2020-04-30 08:24:57
【问题描述】：

我想实现 paging 的初始化。参考 osdev wiki 的一些链接：https://wiki.osdev.org/Paging，https://wiki.osdev.org/Setting_Up_Paging，我自己的版本非常不同。因为，当我们查看 页目录 时，他们说 12 位是标志位，其余位是页表地址，所以我尝试了这样的操作：

void init_paging() {
    unsigned int i = 0;

    unsigned int __FIRST_PAGE_TABLE__[0x400] __attribute__((aligned(0x1000)));

    for (i = 0; i < 0x400; i++) __PAGE_DIRECTORY__[i] = PAGE_PRESENT(0) | PAGE_READ_WRITE;

    for (i = 0; i < 0x400; i++) __FIRST_PAGE_TABLE__[i] = ((i * 0x1000) << 12) | PAGE_PRESENT(1) | PAGE_READ_WRITE;

    __PAGE_DIRECTORY__[0] = ((unsigned int)__FIRST_PAGE_TABLE__  << 12) | PAGE_PRESENT(1) | PAGE_READ_WRITE;

    _EnablingPaging_();
}

这个功能帮助我知道物理地址知道虚拟地址：

void *get_phyaddr(void *virtualaddr) {
unsigned long pdindex = (unsigned long)virtualaddr >> 22;
unsigned long ptindex = (unsigned long)virtualaddr >> 12 & 0x03FF;

unsigned long *pd = (unsigned long *)__PAGE_DIRECTORY__[pdindex];

unsigned long *pt = (unsigned long *)pd[ptindex];

return (void *)(pt + ((unsigned int)virtualaddr & 0xFFF));

}

我走错方向了？

还是一样？

【问题讨论】：

标签： c paging osdev

【解决方案1】：

假设您尝试标识映射物理地址空间的前 4 MiB：

a) 对于unsigned int __FIRST_PAGE_TABLE__[0x400] __attribute__((aligned(0x1000)));，它是一个局部变量（例如，可能放在堆栈上）；并且在函数返回后将无法生存（例如，它正在使用的堆栈空间稍后将被其他函数覆盖），导致页表损坏。这不太可能结束。

b) 对于__FIRST_PAGE_TABLE__[i] = ((i * 0x1000) << 12) | PAGE_PRESENT(1) | PAGE_READ_WRITE;，您将移动i 两次，一次是* 0x1000（与<< 12 相同），另一次是<< 12。这太多了，需要更像__FIRST_PAGE_TABLE__[i] = (i << 12) | PAGE_PRESENT(1) | PAGE_READ_WRITE;。

c) 对于__PAGE_DIRECTORY__[0] = ((unsigned int)__FIRST_PAGE_TABLE__ << 12) | PAGE_PRESENT(1) | PAGE_READ_WRITE;，地址已经是一个地址（而不是需要移动的“页码”），所以它需要更像__PAGE_DIRECTORY__[0] = ((unsigned int)__FIRST_PAGE_TABLE__) | PAGE_PRESENT(1) | PAGE_READ_WRITE;。

除此之外;我非常喜欢更好地使用类型。具体来说;您可能应该养成使用uint32_t（或uint64_t，或您自己的typedef）作为物理地址的习惯，以确保您不会意外地将虚拟地址与物理地址混淆（并确保当您出错时，编译器会抱怨错误的类型）；因为（即使它现在不是很重要，因为你是身份映射）它将“很快”变得重要。我还建议将 uint32_t 用于页表条目和页目录条目，因为它们必须是 32 位，而不是“编译器认为 int 应该是什么大小”（请注意，这与您的想法不同关于代码，这比编译器实际执行的操作或 int 是否恰好是 32 位更重要）。

【讨论】：

甚至可能值得将 typedef struct { uint32_t addr; } physaddr_t; 和 typedef struct { uint32_t addr; } virtaddr_t; 设为两种不同的类型，如果您不小心混淆了它们，编译器会抱怨它们。
还有一个问题，就是知道物理地址知道虚拟地址void *get_phyaddr(void *virtualaddr);。我们知道，当我们放置未映射的virtaul地址时，应该会发生pagingFault...但是什么也没做...问题出在哪里？？
@ledoux: uint64_t get_phyaddr(void *virtualaddr) 将使用页表（与 CPU 相同） - 例如找到正确的页目录条目并检查该信息，然后（可能）找到正确的页表条目并检查该信息，然后返回“没有物理地址”状态或“您没有权限”的物理地址" status.uint64_t get_phyaddr(void *virtualaddr) 如果页面不存在，则不应导致页面错误（您只希望在访问页面时出现页面错误）。
@Brendan，看看这个链接github.com/kouamdo/PEPPER_OS/blob/…，完美吗？？但是，当我检查一些虚拟地址时，pageFault interrupt 不会出现
@ledoux：您没有检查页面目录条目或页表条目中的任何标志。例如。如果页目录条目显示“页表不存在”，那么您只需假设页表存在（并且位于物理地址 0x00000000）并尝试访问它（这将起作用，因为它的地址错误），而不是向调用者返回任何类型的“那个虚拟地址没有物理地址”错误。

【解决方案2】：

当我们询问 page ，但 page 不存在时，我们有 pageFault Interrupt 。所以为了避免这种情况，我们可以检查页面是否存在，否则我选择返回0x0：

physaddr_t *get_phyaddr(void *virtualaddr) {
    uint32_t pdindex = (uint32_t)virtualaddr >> 22;
    uint32_t ptindex = (uint32_t)virtualaddr >> 12 & 0x03FF;

    uint32_t *pd, *pt, ptable;

    if ((page_directory[pdindex] & 0x3) == 0x3) {
        pd = (uint32_t *)(page_directory[pdindex] & 0xFFFFF000);

        if ((pd[ptindex] & 0x3) == 0x3) {
            ptable = pd[ptindex] & 0xFFFFF000;

            pt = (uint32_t *)ptable;

            return (physaddr_t *)(pt + ((uint32_t)(virtualaddr)&0xFFF));
        } else
            return 0x0;
    } else
        return 0x0;
}

【讨论】：