启用分页后出现页面错误？操作系统开发答案

【问题标题】：Page fault after enabling paging? OSDEV启用分页后出现页面错误？操作系统开发
【发布时间】：2021-04-08 09:29:21
【问题描述】：

我正在尝试制作自己的操作系统。我得到了中断工作，一些键盘和鼠标驱动程序，基本的视频和打印功能。现在我想进入内存管理和任务，我首先意识到我需要分页，但我还没有正确设置。

我遵循了一些关于它的指南和教程，最主要的是 osdev wiki (https://wiki.osdev.org/Setting_Up_Paging) 中的设置分页教程。我“编写”（基本上是复制和粘贴）以下代码来初始化分页。

void initPaging()
{
    
    unsigned int i;
    for(i = 0; i < 1024; i++)
    {
        // This sets the following flags to the pages:
        //   Supervisor: Only kernel-mode can access them
        //   Write Enabled: It can be both read from and written to
        //   Not Present: The page table is not present
        page_directory[i] = 0x00000002;
    }       
    
    //we will fill all 1024 entries in the table, mapping 4 megabytes
    for(i = 0; i < 1024; i++)
    {
        // As the address is page aligned, it will always leave 12 bits zeroed.
        // Those bits are used by the attributes ;)
        first_page_table[i] = (i * 0x1000) | 3; // attributes: supervisor level, read/write, present.
    }
    
    page_directory[0] = ((unsigned int)first_page_table) | 3;
    
    enablePaging(page_directory);
    
}

enablePaging 函数将页面目录加载到 cr3 中，然后通过设置 cr0 中的 PG 位来启用分页。

问题是在调用它之后，如果我调用其他任何东西，比如 printk，它会导致页面错误。我认为那是因为我没有识别内核页面或其他东西。在我的页面错误处理程序中，我将错误代码移动到 eax 并检查 qemu 监视器中的寄存器。错误代码是 0x00000020 这是

0 1 0 - 监督进程试图写入一个不存在的页面条目

TL;DR

启用分页后我无法调用其他任何东西，我需要映射我的内核吗？我怎么做？还有什么问题？

这是我在 github 上的代码：https://github.com/Danyy427/PagingOsdev

编辑：异常后注册

我的异常处理程序：

void isr14_handler(interrupt_frame_t *frame)
{
    //panic("Page Fault");
    
    unsigned int err = frame->err_code;
    
    //asm(".intel_syntax noprefix");
    asm("mov %0, %%eax "::"r"(err));
    
    while(1);
}

我注释掉了恐慌，因为它会导致双重故障，从而导致三重故障。我将错误代码放入 eax 并且代码挂起，这是预期的。

【问题讨论】：

您是否免除了当前代码页的分页？
@Devolus 不，我什至不知道那是什么意思
在我看来，好像您启用了分页，但您当前的代码是现在标记为不存在的页面之一，您必须排除这些页面并适当地标记它们。堆栈也是如此。该异常还应该告诉您您尝试访问的地址。
CR2 包含错误地址，对吧？这看起来根本不像一个有效的地址。您应该尝试反汇编 EIP 周围的代码，看看那里发生了什么。
在 x86 上无法从分页中排除页面。一旦启用分页，所有地址（除了一些模糊的例外）都是虚拟地址，并且必须存在映射。 @Dev

标签： c x86 paging osdev

【解决方案1】：

我终于明白了。我的内核有以下代码：


    initPaging();
    
    printk("Hello %d", 15) ;

启用分页后，我尝试打印某些内容，但发现 printk 引发了页面错误错误。我去 printk 代码并意识到我正在访问 0xFD000000，这是 QEMU 的帧缓冲区地址。但我没有映射它，所以程序试图访问一个未映射的位置。我在 initPaging 函数中编写了以下代码，将 0xFD000000 映射到 0x400000：

int from = 0x00000000, size = 0x400000,  zz = 0;
    for(; size>0; from += 4096, size -= 4096, zz++){
       first_page_table[zz] = from | 1;     // mark page present.
    }
    
    from = 0xFD000000;
    size = 0x400000;
    zz = 0;
    for(; size>0; from += 4096, size -= 4096, zz++){
       second_page_table[zz] = from | 1;     // mark page present.
    }
    
    vbemode.framebuffer = 0x400000;
    
    page_directory[0] = ((unsigned int)first_page_table) | 3;
    page_directory[1] = ((unsigned int)second_page_table) | 3;
    
    enablePaging(page_directory);

代码映射了从 0x400000 到物理地址 0xFD000000 的 0x800000（希望如此）的 4 MB 内存，从而可以访问视频内存。

欢迎指出我在代码中的错误。

【讨论】：