linux临时页表初始化

漫长而黑暗的史前时代终于到了setup。在setup汇编函数中，linux通过设置cr0寄存器的PE位（从实模式切换到保护模式）完成了史前文明到现代文明的转变。在setup时期，linux已经了解到世上可用的内存资源远远不止1MB。此时linux的欲望开始膨胀，最为满足它欲望的第一步，它开始抢占内存资源的前8MB。

初始化临时内核页表是在startup_32汇编语言函数中完成的。在ULK所述中，假设内核能容纳于RAM的前8MB空间，然后对RAM的前8MB进行恒等映射(例如用户地址0x00003000映射物理地址0x00003000，0xc0003000映射到物理地址0x00003000），来初始化临时页全局目录swapper_pg_dir和相应的页表。映射8MB只需要填充swapper_pg_dir中第0项，1项，768项和769项。前两项是给用户线性地址映射，后两项给内核线性地址映射。用页全局目录里的两项就能对8MB映射的理由是2×1024（页表有1024项）×4K（一页的大小）＝8M。实际上初始化内核页表来对RAM的前8MB映射不是个硬性的规定。这取决于你的内核的配置（我认为大多数情况下是对8MB映射）。在 startup_32中可以看到，对多少内存进行映射是通过pg0动态判断的。

linux/arch/i386/kernel/head.S

page_pde_offset = (__PAGE_OFFSET >> 20);

/*__PAGE_OFFSET是0xc0000000，内核线性空间的起始地址。

page_pde_offset=0xc00（十进制为3072）*/

movl $(pg0 - __PAGE_OFFSET), %edi

/*pg0的线性地址可以在/boot/System.map文件中找到。我的Ubuntu8.04机器上是0xc04f4000。

减去0xc0000000就是pg0的物理地址（004f4000)，放入edi中。*/

movl $(swapper_pg_dir - __PAGE_OFFSET), %edx

/*swapper_pg_dir的线性地址也可以在/boot/System.map文件中找到。我机器上是0xc047d000。

减去0xc0000000就是swapper_pg_dir的物理地址(0047d000)，放入edx中。*/

movl $0x007, %eax    /* 0x007 = PRESENT+RW+USER */

/*页目录项和页表项的低12位是标志位，把标志位0x007放入eax中。*/

10:
leal 0x007(%edi),%ecx    /* Create PDE entry */

/*第一循环时把edi指向的pg0的物理地址加上0x007放入ecx中。

第二次循环时把edi指向的物理地址0x4f5000加上0x007放入ecx中。*/

movl %ecx,(%edx)    /* Store identity PDE entry */

/*第一次循环时把ecx中的内容放入swapper_pg_dir的第0项里。

第二次循环时把ecx中的内容放入swapper_pg_dir的第1项里。*/

movl %ecx,page_pde_offset(%edx)   /* Store kernel PDE entry */

/*第一次循环时把ecx中的内容放入swapper_pg_dir的第768项里。因为前面算出page_pde_offset的值为3072，而swapper_pg_dir中每项是4个字节，所以3072/4＝768。

第二次循环时把ecx中的内容放入swapper_pg_dir的第769项里。第0项和第768项相同，第一项和第769项相同*/

addl $4,%edx

/*第一次循环时，此时edx指向swapper_pg_dir的第1项。

第二次循环时，此时edx指向swapper_pg_dir的第2项。*/

movl $1024, %ecx

/*为初始化1024个页表项设置计数*/

11:
stosl

/*把eax中的内容放入edi指向的物理地址中，然后edi+4。*/

addl $0x1000,%eax
loop 11b

/*跳到上面的11处循环。

第一次执行1024次后，从pg0物理地址(0x4f4000)开始存放的是0x007,0x1007,0x2007,...,0x3ff007，也就是当前能够映射到物理地址从0x000到0x3fffff处。此时edi中的值为0x4f5000。

第二次执行1024次后，从物理地址（0x4f5000）开始存放的是0x400007,0x401007,0x402007,...,7ff007，也就是当前能够映射到物理地址0x000到7fffff处，正好8MB。此时edi中的值为0x4f6000。*/

leal (INIT_MAP_BEYOND_END+0x007)(%edi),%ebp

/*INIT_MAP_BEYOND_END的值为128k，在此文件中的一个宏定义。把edi指向的物理地址加上128k加上0x007放入edp中。*/

cmpl %ebp,%eax

/*在第一次循环中ebp中的值为0x515007，eax中的值为0x400007小于0x515007。当前所映射到的最大物理地址为0x3fffff没有包含0x515007，所以没有映射完。

在第二次循环中ebp中的值为0x516007，eax中的值为0x800007大于0x516007。当前所映射到的最大物理地址为0x7fffff包含了0x516007，所以8MB物理地址映射完毕。*/

jb 10b

/*第一次循环做完时跳到上面的10处继续循环

第二次循环做完时跳出循环。*/

movl %edi,(init_pg_tables_end - __PAGE_OFFSET)

/*最后把0x4f6000放入init_pg_tables_end 所表示的物理地址中。也在/boot/System.map中。*/

此时的linux胃口越来越大，8MB的资源已不能满足它的胃口了。它的黑手开始慢慢伸向896MB以下的内存了。

配图：