爆款云主机2核4G限时秒杀,88元/年起!
查看详情

活动

天翼云最新优惠活动,涵盖免费试用,产品折扣等,助您降本增效!
热门活动
  • 618智算钜惠季 爆款云主机2核4G限时秒杀,88元/年起!
  • 免费体验DeepSeek,上天翼云息壤 NEW 新老用户均可免费体验2500万Tokens,限时两周
  • 云上钜惠 HOT 爆款云主机全场特惠,更有万元锦鲤券等你来领!
  • 算力套餐 HOT 让算力触手可及
  • 天翼云脑AOne NEW 连接、保护、办公,All-in-One!
  • 中小企业应用上云专场 产品组合下单即享折上9折起,助力企业快速上云
  • 息壤高校钜惠活动 NEW 天翼云息壤杯高校AI大赛,数款产品享受线上订购超值特惠
  • 天翼云电脑专场 HOT 移动办公新选择,爆款4核8G畅享1年3.5折起,快来抢购!
  • 天翼云奖励推广计划 加入成为云推官,推荐新用户注册下单得现金奖励
免费活动
  • 免费试用中心 HOT 多款云产品免费试用,快来开启云上之旅
  • 天翼云用户体验官 NEW 您的洞察,重塑科技边界

智算服务

打造统一的产品能力,实现算网调度、训练推理、技术架构、资源管理一体化智算服务
智算云(DeepSeek专区)
科研助手
  • 算力商城
  • 应用商城
  • 开发机
  • 并行计算
算力互联调度平台
  • 应用市场
  • 算力市场
  • 算力调度推荐
一站式智算服务平台
  • 模型广场
  • 体验中心
  • 服务接入
智算一体机
  • 智算一体机
大模型
  • DeepSeek-R1-昇腾版(671B)
  • DeepSeek-R1-英伟达版(671B)
  • DeepSeek-V3-昇腾版(671B)
  • DeepSeek-R1-Distill-Llama-70B
  • DeepSeek-R1-Distill-Qwen-32B
  • Qwen2-72B-Instruct
  • StableDiffusion-V2.1
  • TeleChat-12B

应用商城

天翼云精选行业优秀合作伙伴及千余款商品,提供一站式云上应用服务
进入甄选商城进入云市场创新解决方案
办公协同
  • WPS云文档
  • 安全邮箱
  • EMM手机管家
  • 智能商业平台
财务管理
  • 工资条
  • 税务风控云
企业应用
  • 翼信息化运维服务
  • 翼视频云归档解决方案
工业能源
  • 智慧工厂_生产流程管理解决方案
  • 智慧工地
建站工具
  • SSL证书
  • 新域名服务
网络工具
  • 翼云加速
灾备迁移
  • 云管家2.0
  • 翼备份
资源管理
  • 全栈混合云敏捷版(软件)
  • 全栈混合云敏捷版(一体机)
行业应用
  • 翼电子教室
  • 翼智慧显示一体化解决方案

合作伙伴

天翼云携手合作伙伴,共创云上生态,合作共赢
天翼云生态合作中心
  • 天翼云生态合作中心
天翼云渠道合作伙伴
  • 天翼云代理渠道合作伙伴
天翼云服务合作伙伴
  • 天翼云集成商交付能力认证
天翼云应用合作伙伴
  • 天翼云云市场合作伙伴
  • 天翼云甄选商城合作伙伴
天翼云技术合作伙伴
  • 天翼云OpenAPI中心
  • 天翼云EasyCoding平台
天翼云培训认证
  • 天翼云学堂
  • 天翼云市场商学院
天翼云合作计划
  • 云汇计划
天翼云东升计划
  • 适配中心
  • 东升计划
  • 适配互认证

开发者

开发者相关功能入口汇聚
技术社区
  • 专栏文章
  • 互动问答
  • 技术视频
资源与工具
  • OpenAPI中心
开放能力
  • EasyCoding敏捷开发平台
培训与认证
  • 天翼云学堂
  • 天翼云认证
魔乐社区
  • 魔乐社区

支持与服务

为您提供全方位支持与服务,全流程技术保障,助您轻松上云,安全无忧
文档与工具
  • 文档中心
  • 新手上云
  • 自助服务
  • OpenAPI中心
定价
  • 价格计算器
  • 定价策略
基础服务
  • 售前咨询
  • 在线支持
  • 在线支持
  • 工单服务
  • 建议与反馈
  • 用户体验官
  • 服务保障
  • 客户公告
  • 会员中心
增值服务
  • 红心服务
  • 首保服务
  • 客户支持计划
  • 专家技术服务
  • 备案管家

了解天翼云

天翼云秉承央企使命,致力于成为数字经济主力军,投身科技强国伟大事业,为用户提供安全、普惠云服务
品牌介绍
  • 关于天翼云
  • 智算云
  • 天翼云4.0
  • 新闻资讯
  • 天翼云APP
基础设施
  • 全球基础设施
  • 信任中心
最佳实践
  • 精选案例
  • 超级探访
  • 云杂志
  • 分析师和白皮书
  • 天翼云·创新直播间
市场活动
  • 2025智能云生态大会
  • 2024智算云生态大会
  • 2023云生态大会
  • 2022云生态大会
  • 天翼云中国行
天翼云
  • 活动
  • 智算服务
  • 产品
  • 解决方案
  • 应用商城
  • 合作伙伴
  • 开发者
  • 支持与服务
  • 了解天翼云
      • 文档
      • 控制中心
      • 备案
      • 管理中心

      linux内核源码解析04–用户进程页表创建

      首页 知识中心 软件开发 文章详情页

      linux内核源码解析04–用户进程页表创建

      2023-05-15 10:01:00 阅读次数:131

      linux,内核,页表

      进程是独立的资源空间,每个进程都有自己独立的页表;

      用户进程创建页表发生在三个时刻: 创建进程fork时; 缺页异常时; 进程切换时;

      1.创建进程fork

      核心函数

      __do_fork()
       -->copy_process
        -->dup_mm()
      

      dum_mm函数

      static struct mm_struct *dup_mm(struct task_struct *tsk,
      				struct mm_struct *oldmm)
      {
      	struct mm_struct *mm;
      	int err;
      
      	mm = allocate_mm();
      	if (!mm)
      		goto fail_nomem;
      
      	memcpy(mm, oldmm, sizeof(*mm));
      
      	if (!mm_init(mm, tsk, mm->user_ns))   ///分配私有的pgd页面
      		goto fail_nomem;
      
      	err = dup_mmap(mm, oldmm);            ///拷贝父进程页表
      	...
      }
      

      第一步 分配pgd物理页面

      pgd_alloc函数

      mm_init()->mm_alloc_pgd()->pgd_alloc()

      pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
      {
      	gfp_t gfp = GFP_PGTABLE_USER;
      
      	if (PGD_SIZE == PAGE_SIZE)
      		return (pgd_t *)__get_free_page(gfp);  ///从伙伴系统分配物理页
      	else
      		return kmem_cache_alloc(pgd_cache, gfp);
      }
      

      第二步 拷贝父进程页表

      拷贝vma

      依次调用

      copy_mm()
      	->dum_mm()
      	->dum_mmap()
      	->copy_page_range()
      
      int
      copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
      {
      	...
      	do {
      		next = pgd_addr_end(addr, end);
      		if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
      			continue;
      		if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
      					    addr, next))) {   ///遍历拷贝页表
      			ret = -ENOMEM;
      			break;
      		}
      	} while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
      	...
      }
      

      拷贝pte页

      依次调用

      copy_p4d_range()
      	->copy_pud_range()
      	->copy_pmd_range()
      	->copy_pte_range()
      	->copy_present_pte()
      	
      
      /*
       * Copy one pte.  Returns 0 if succeeded, or -EAGAIN if one preallocated page
       * is required to copy this pte.
       */
      static inline int
      copy_present_pte(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
      		 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
      		 struct page **prealloc)
      {
      	...
      	/*
      	 * If it's a COW mapping, write protect it both
      	 * in the parent and the child
      	 */
      	if (is_cow_mapping(vm_flags) && pte_write(pte)) {  ///如果是COW页,父进程,子进程页面都设置为只读
      		ptep_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pte);
      		pte = pte_wrprotect(pte);
      	}
      	...
      	return 0;
      }
      

      这样所有页表拷贝完毕,等进程写只读vma时,写时拷贝,触发缺页异常,在异常服务里真正分配物理页面;

      2 缺页异常

      wp_page_copy

      写时复制引起的缺页异常,核心处理函数

      static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
      {
      	struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
      	struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
      	struct page *old_page = vmf->page;
      	struct page *new_page = NULL;
      	pte_t entry;
      	int page_copied = 0;
      	struct mmu_notifier_range range;
      
      	if (unlikely(anon_vma_prepare(vma))) ///检查VMA是否初始化了RMAP
      		goto oom;
      
      	if (is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte))) { ///PTE如果是系统零页,分配一个内容全零的页面
      		new_page = alloc_zeroed_user_highpage_movable(vma,
      							      vmf->address);
      		if (!new_page)
      			goto oom;
      	} else {   ///分配一个新物理页面,并且把old_page内容复制到new_page中
      		new_page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma,
      				vmf->address);
      		if (!new_page)
      			goto oom;
      
      		if (!cow_user_page(new_page, old_page, vmf)) {
      			/*
      			 * COW failed, if the fault was solved by other,
      			 * it's fine. If not, userspace would re-fault on
      			 * the same address and we will handle the fault
      			 * from the second attempt.
      			 */
      			put_page(new_page);
      			if (old_page)
      				put_page(old_page);
      			return 0;
      		}
      	}
      
      	if (mem_cgroup_charge(new_page, mm, GFP_KERNEL))
      		goto oom_free_new;
      	cgroup_throttle_swaprate(new_page, GFP_KERNEL);
      
      	__SetPageUptodate(new_page);   ///设置PG_uptodate, 表示内容有效
      	///注册一个mmu_notifier,并告知系统使dd_page无效
      	mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, mm,
      				vmf->address & PAGE_MASK,
      				(vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
      	mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
      
      	/*
      	 * Re-check the pte - we dropped the lock
      	 */ ///重新读取PTE,并判定是否修改
      	vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
      	if (likely(pte_same(*vmf->pte, vmf->orig_pte))) {
      		if (old_page) {
      			if (!PageAnon(old_page)) {
      				dec_mm_counter_fast(mm,
      						mm_counter_file(old_page));
      				inc_mm_counter_fast(mm, MM_ANONPAGES);
      			}
      		} else {
      			inc_mm_counter_fast(mm, MM_ANONPAGES);
      		}
      		flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
      		entry = mk_pte(new_page, vma->vm_page_prot);
      		entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);  ///生成一个新PTE
      
      		/*
      		 * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
      		 * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
      		 * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
      		 * that left a window where the new PTE could be loaded into
      		 * some TLBs while the old PTE remains in others.
      		 */
      		ptep_clear_flush_notify(vma, vmf->address, vmf->pte);        ///刷新这个页面的TLB
      		page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, vmf->address, false);  ///new_page添加到RMAP系统中
      		lru_cache_add_inactive_or_unevictable(new_page, vma);        ///new_page添加到LRU链表中
      		/*
      		 * We call the notify macro here because, when using secondary
      		 * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
      		 * new page to be mapped directly into the secondary page table.
      		 */
      		set_pte_at_notify(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);  ///新pte设置到硬件PTE中
      		update_mmu_cache(vma, vmf->address, vmf->pte);
      		if (old_page) {
      			/*
      			 * Only after switching the pte to the new page may
      			 * we remove the mapcount here. Otherwise another
      			 * process may come and find the rmap count decremented
      			 * before the pte is switched to the new page, and
      			 * "reuse" the old page writing into it while our pte
      			 * here still points into it and can be read by other
      			 * threads.
      			 *
      			 * The critical issue is to order this
      			 * page_remove_rmap with the ptp_clear_flush above.
      			 * Those stores are ordered by (if nothing else,)
      			 * the barrier present in the atomic_add_negative
      			 * in page_remove_rmap.
      			 *
      			 * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
      			 * no process can access the old page before the
      			 * decremented mapcount is visible. And the old page
      			 * cannot be reused until after the decremented
      			 * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
      			 * old page will be flushed before it can be reused.
      			 */
      			page_remove_rmap(old_page, false);
      		}
      
      		/* Free the old page.. */
      		new_page = old_page;
      		page_copied = 1;
      	} else {
      		update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
      	}
      
      	if (new_page)
      		put_page(new_page);
      
      	pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
      	/*
      	 * No need to double call mmu_notifier->invalidate_range() callback as
      	 * the above ptep_clear_flush_notify() did already call it.
      	 */
      	mmu_notifier_invalidate_range_only_end(&range);
      	if (old_page) {
      		/*
      		 * Don't let another task, with possibly unlocked vma,
      		 * keep the mlocked page.
      		 */
      		if (page_copied && (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
      			lock_page(old_page);	/* LRU manipulation */
      			if (PageMlocked(old_page))
      				munlock_vma_page(old_page);
      			unlock_page(old_page);
      		}
      		put_page(old_page);
      	}
      	return page_copied ? VM_FAULT_WRITE : 0;
      oom_free_new:
      	put_page(new_page);
      oom:
      	if (old_page)
      		put_page(old_page);
      	return VM_FAULT_OOM;
      }
      

      3.进程切换

      用户进程切换时,内存相关的主要做两件事情: (1)设置进程的ASID到ttbr1_el1; (2)设置mm->pgd到ttbr0_el1完成地址空间切换;

      依次调用

      context_switch()
      	->switch_mm_irqs_off()
      	->switch_mm()
      	->__switch_mm()
      	->check_and_switch_context()
      	->cpu_switch_mm()
      	->cpu_do_switch_mm()
      
      void cpu_do_switch_mm(phys_addr_t pgd_phys, struct mm_struct *mm)
      {
      	unsigned long ttbr1 = read_sysreg(ttbr1_el1);
      	unsigned long asid = ASID(mm);
      	unsigned long ttbr0 = phys_to_ttbr(pgd_phys);
      
      	/* Skip CNP for the reserved ASID */
      	if (system_supports_cnp() && asid)
      		ttbr0 |= TTBR_CNP_BIT;
      
      	/* SW PAN needs a copy of the ASID in TTBR0 for entry */
      	if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_SW_TTBR0_PAN))
      		ttbr0 |= FIELD_PREP(TTBR_ASID_MASK, asid);
      
      	/* Set ASID in TTBR1 since TCR.A1 is set */
      	ttbr1 &= ~TTBR_ASID_MASK;
      	ttbr1 |= FIELD_PREP(TTBR_ASID_MASK, asid);
      
      	write_sysreg(ttbr1, ttbr1_el1);   ///ASID填入ttbr1_el1
      	isb();
      	write_sysreg(ttbr0, ttbr0_el1);   ///新进程页表基地址pgd,填入ttbr0_el1
      	isb();
      	post_ttbr_update_workaround();
      }
      
      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.51cto.com/u_7784550/6046349,作者:luteresa,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

      上一篇:AOP 中 获取常见的各种参数方法合集

      下一篇:hackerrank challenges median

      相关文章

      2025-05-19 09:04:53

      查看RISC-V版本的gcc中默认定义的宏

      查看RISC-V版本的gcc中默认定义的宏

      2025-05-19 09:04:53
      c++ , linux
      2025-04-01 10:28:37

      小课2:筛选信息命令

      小课2:筛选信息命令

      2025-04-01 10:28:37
      bash , linux , 升序 , 服务器 , 运维
      2025-03-26 09:31:12

      shell脚本实现查询代码中定义了多少宏的方法

      shell脚本实现查询代码中定义了多少宏的方法

      2025-03-26 09:31:12
      bash , linux , 运维
      2025-03-06 09:15:26

      spring cloud系统安装涉及的技术说明

      spring cloud系统安装涉及的技术说明

      2025-03-06 09:15:26
      docker , linux , 安装 , 技术
      2025-03-05 09:24:43

      【Python】使用numpy库实现Tic-Tac-Toe井字棋

      【Python】使用numpy库实现Tic-Tac-Toe井字棋

      2025-03-05 09:24:43
      linux , 右键 , 安装 , 打开 , 输入
      2025-03-04 09:13:56

      C语言:从操作系统到自动驾驶,揭秘其不可替代的技术统治力

      C语言:从操作系统到自动驾驶,揭秘其不可替代的技术统治力

      2025-03-04 09:13:56
      C++ , 内核 , 实现 , 算法 , 语言
      2025-02-26 07:23:02

      【RDMA】2. 比较基于Socket与RDMA的通信

      【RDMA】2. 比较基于Socket与RDMA的通信

      2025-02-26 07:23:02
      CPU , RDMA , Socket , 内存 , 内核
      2025-02-26 07:22:11

      【RDMA】降CPU除RDMA (vbers)还有VMA ?|使用socket进行RDMA编程?

      【RDMA】降CPU除RDMA (vbers)还有VMA ?|使用socket进行RDMA编程?

      2025-02-26 07:22:11
      RDMA , socket , 内核 , 网卡
      2025-02-26 07:21:49

      【内存】TLB缓存是个神马鬼,如何查看TLB miss?

      【内存】TLB缓存是个神马鬼,如何查看TLB miss?

      2025-02-26 07:21:49
      页表
      2025-02-21 08:58:00

      【DPDK】Linux UIO技术

      【DPDK】Linux UIO技术

      2025-02-21 08:58:00
      dev , 内核
      查看更多
      推荐标签

      作者介绍

      天翼云小翼
      天翼云用户

      文章

      33561

      阅读量

      5224855

      查看更多

      最新文章

      shell脚本实现查询代码中定义了多少宏的方法

      2025-03-26 09:31:12

      【Python】使用numpy库实现Tic-Tac-Toe井字棋

      2025-03-05 09:24:43

      C语言:从操作系统到自动驾驶,揭秘其不可替代的技术统治力

      2025-03-04 09:13:56

      【RDMA】降CPU除RDMA (vbers)还有VMA ?|使用socket进行RDMA编程?

      2025-02-26 07:22:11

      【C++】链表反转逆序|建立、删除、修改、插入|linux内核链表与普通链表

      2025-02-10 08:53:59

      【linux】linux C 程序 注册信号处理函数

      2025-02-10 08:53:59

      查看更多

      热门文章

      程序员之路:Linux压缩命令

      2023-03-21 02:52:11

      Linux下查看进程线程数的方法

      2023-05-15 10:04:01

      Python编程:paramiko模块远程登录

      2023-02-21 08:02:44

      基于jenkins和jmeter实现接口自动化过程

      2023-06-08 06:18:44

      简单的内核编译安装图解

      2023-03-16 07:49:58

      linux网络编程初步

      2023-05-10 06:17:58

      查看更多

      热门标签

      java Java python 编程开发 代码 开发语言 算法 线程 Python html 数组 C++ 元素 javascript c++
      查看更多

      相关产品

      弹性云主机

      随时自助获取、弹性伸缩的云服务器资源

      天翼云电脑(公众版)

      便捷、安全、高效的云电脑服务

      对象存储

      高品质、低成本的云上存储服务

      云硬盘

      为云上计算资源提供持久性块存储

      查看更多

      随机文章

      Linux命令之查找可执行文件或源代码文件或帮助文件whereis

      Linux : 安装源码包

      shell的多进程并发程序

      linux c开发: 程序崩溃时保存堆栈信息并解析具体代码行

      WSL ERROR: CreateProcessEntryCommon:505: execvpe /bin/bash failed 2 问题解决办法(学习后总结)

      Linux【实操篇】—— 进程管理、服务管理、软件包管理(rpm、yum)

      • 7*24小时售后
      • 无忧退款
      • 免费备案
      • 专家服务
      售前咨询热线
      400-810-9889转1
      关注天翼云
      • 旗舰店
      • 天翼云APP
      • 天翼云微信公众号
      服务与支持
      • 备案中心
      • 售前咨询
      • 智能客服
      • 自助服务
      • 工单管理
      • 客户公告
      • 涉诈举报
      账户管理
      • 管理中心
      • 订单管理
      • 余额管理
      • 发票管理
      • 充值汇款
      • 续费管理
      快速入口
      • 天翼云旗舰店
      • 文档中心
      • 最新活动
      • 免费试用
      • 信任中心
      • 天翼云学堂
      云网生态
      • 甄选商城
      • 渠道合作
      • 云市场合作
      了解天翼云
      • 关于天翼云
      • 天翼云APP
      • 服务案例
      • 新闻资讯
      • 联系我们
      热门产品
      • 云电脑
      • 弹性云主机
      • 云电脑政企版
      • 天翼云手机
      • 云数据库
      • 对象存储
      • 云硬盘
      • Web应用防火墙
      • 服务器安全卫士
      • CDN加速
      热门推荐
      • 云服务备份
      • 边缘安全加速平台
      • 全站加速
      • 安全加速
      • 云服务器
      • 云主机
      • 智能边缘云
      • 应用编排服务
      • 微服务引擎
      • 共享流量包
      更多推荐
      • web应用防火墙
      • 密钥管理
      • 等保咨询
      • 安全专区
      • 应用运维管理
      • 云日志服务
      • 文档数据库服务
      • 云搜索服务
      • 数据湖探索
      • 数据仓库服务
      友情链接
      • 中国电信集团
      • 189邮箱
      • 天翼企业云盘
      • 天翼云盘
      ©2025 天翼云科技有限公司版权所有 增值电信业务经营许可证A2.B1.B2-20090001
      公司地址:北京市东城区青龙胡同甲1号、3号2幢2层205-32室
      • 用户协议
      • 隐私政策
      • 个人信息保护
      • 法律声明
      备案 京公网安备11010802043424号 京ICP备 2021034386号