create_mapping 解析

简介

基于kernel 4.0分析create_mapping()函数，此函数用于创建内存页表，函数定义如下： 

不考虑LPAE情况，代码忽略。 
1.首先判断虚拟地址在用户区域，并且不是中断向量表（中断向量表可以在虚拟地址0开始的地方）。 
2.然后判断内存类型为IO和ROM类型的不允许映射在低端内存或高于VMALLOC_END区域，个人理解应该只能映射在vmalloc区域。

1. type = &mem_types[md->type]; 获取所映射内存区间的属性。
2. 映射区间不为段映射且不是1M对齐，则返回。 
   以上暂不关注

分析映射代码： 
typedef unsigned long pte_t; 
typedef unsigned long pmd_t; 
typedef unsigned long pgd_t[2]; 
typedef unsigned long pgprot_t;

pgd_t pgd; 

pgd = pgd_offset_k(addr); addr 是虚拟地址 
找到addr这个虚拟地址在内核页表中的位置，PGDIR_SHIFT等于21（使一级页表项8字节对齐），内核进程pgd的起始地址在0xC0004000，所以(init_mm)->pgd + ((addr) >> 21) = (pgd_t )0xc0004000 + (addr >> 21)。如果addr值为0xC0000000，它右移21位值为0x600，但是(pgd_t )0xc0004000 + 0x600 = 0xc0007000，是因为前面有强制类型转换(pgd_t )，而这个结构的定义是两个ulong，所以(pgd_t )0xc0004000 + 0x600 =(pgd_t )0xc0004000 + 0x600*8 = 0xc0007000。 
仿真结果如下图：vexpress_defconfig板子 

end = addr + length; end指的是要映射的虚拟地址的结尾，它的值为0xc0000000 + 0x1100000(17M) = 0xC1100000； 
要映射的虚拟地址起始位置0xC0000000，结束地址0xC1100000，一共17M，映射的物理地址是0x60000000。 

此时的pgd=0xc0007000，end=0xc1100000，addr=0xc0000000。 
第一次循环：next = 0xc0200000 
unsigned long next = pgd_addr_end(addr, end); 获取addr后下一个2M的虚拟起始地址，保证不超过end，如果超过end，则返end。 

这个宏定义同时还保证了2M对齐。

alloc_init_pud(pgd, addr, next, phys, type)

phys += next - addr; 物理地址增加到已映射结束的位置 
addr = next; 虚拟地址增加到已映射结束的位置 
这个循环周而复始直到映射完。 

pgd=0xc0007000，addr=0xc0000000，end=0xc0200000，phys=0x60000000 
pud 和pgd是同样的类型，pud=0xc0007000， 
进入循环： 
next = pud_addr_end(addr, end);获取addr后下一个2M的虚拟起始地址，不过end就是addr后的2M位置，所以next=0xc0200000。 
pud和pgd一样都是2M循环。

alloc_init_pmd(pud, addr, next, phys, type)

这里有对一级页表的初始化__map_init_section(pmd, addr, next, phys, type); 
也有对二级页表的初始化alloc_init_pte(pmd, addr, next, __phys_to_pfn(phys), type);

pud=0xc0007000，addr=0xc0000000，end=0xc0200000，phys=0x60000000 

pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);转化成long型指针 
pmd = 0xc0007000 
next = pmd_addr_end(addr, end); 
next = 0xc0200000

段映射 __map_init_section(pmd, addr, next, phys, type)

如果符合段映射则进入__map_init_section(pmd, addr, next, phys, type); 
pmd = 0xc0007000，addr=0xc0000000，next = 0xc0200000，phys=0x60000000 

do 循环里运行了2次，每次addr加1M，2次后addr==end。 
一级页表里的内容是*pmd = __pmd(phys | type->prot_sect); 0x6021140e 

二级页表映射 alloc_init_pte(pmd, addr, next, __phys_to_pfn(phys), type)

pte指向一页的起始地址 
arch/arm/mm/proc-v7-2level.S 
r0：页表项地址 
r1：页表属性|物理地址偏移（Linux 模拟的表项） 
将页表属性r1配置给页表项r0 


写入HW页表内容，HW页表位于软件页表+2048字节处 
arch/arm/include/asmpgtable-2level.h 

这张图说明了2级页表的布局