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Linux/ARM Page Table Entry 属性设置分析

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注：该博文写的比较凌乱，需要以后再修改。 Linux 的页表项总体可以划分为两部分，一部分是物理映射地址，另一部分是对物理地址对应的访问属性。在Linux/ARM的Kernel中，为各式各样的内存属性与定义了一下条目 ：   198 static struct mem_type mem_types[] = {  199         [MT_DEVICE] = {           /* Strongly ordered / ARMv6 shared device */  200                 .prot_pte       = PROT_PTE_DEVICE | L_PTE_MT_DEV_SHARED |  201                                   L_PTE_SHARED,  202                 .prot_l1        = PMD_TYPE_TABLE,  203                 .prot_sect      = PROT_SECT_DEVICE | PMD_SECT_S,  204                 .domain         = DOMAIN_IO,  205     ...
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由RFE指令引发的一串故事

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前段时间,我们在bring up一块Cortex-A5主控的芯片时,发现在跑FreeRTOS时, 系统总是crash. 通过GDB定位到一旦RFE指令执行结束后,系统便进入data abort mode. <图一> 一旦执行RFE便进入data abort <图二>， FreeRTOS中RFE相关代码片段 RFE指令如其字面含义, return from exception. 它的主要作用是: 从栈中弹出值分别赋值给cpsr和pc. 这条指令在恢复现场时,具有不可替代的作用(如果用其他指令来代替同样的功能, 自然就污染其他寄存器了). RFE指令在ARM v7 spec中的伪码： <图三>，RFE指令的伪码 曾经一度怀疑是Cortex-A5的errata，但是CPU指令级别的仿真测试对于RFE指令是没有问题的。而且，之前在FPGA上做预开发的时候，在FPGA平台上也没有发现此类问题。所以，一度陷入到困局中，没有思路。 如果整个FreeRTOS来让SOC仿真，那么仿真的时间会比较久，因此我们写了下面一段比较小的代码来进行仿真测试。但是仿真下来并没有发现问题。 _start:     ldr r0, =vectors     mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0   // PLD Capablity     mrc p15, 0, r0, c0, c2, 2 //MAIN IDR     mrc p15, 0, r0, c0, c0, 0 // CCSIDR     mrc p15, 1, r0, c0, c0, 0     cps #0x17     ldr r0, =0x30009000     str r0, [r0]     ldr r0, =0x10009000     mov sp, r0     cps #0x1f     ldr r0, =0x10008000     mov sp, r0     mrs r0...
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ARM Linux 如何模拟X86 PTE中的Present Young和Dirty标志位

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注：本文是参考Kernel的代码并加上个人揣测，欢迎指正 在 X86 MMU Page table entry 中，有三个标志位在ARM 的MMU硬件所规定的Page table entry中不提供。这三个标志位的作用如下： PTE_DIRTY的作用：CPU在写操作的时候，处理器会将改位置位。说明对应的页被写过，是脏的。 PTE_YOUNG 的作用是：MMU 寻址是将该标志置位（在换出的时候，如果此标志位被置位，说明该地址刚刚被使用过，暂时不换出此 pte 对应的页，同时清除该标志位）。 PTE_PRESENT 的作用是： MMU 在访问 PTE 的时候，若 PTE_PRESENT 为 0 ，则将地址放在CR2寄存器中，同时触发Pagefault异常。 下图抓自：《Linux内核情景分析》 由于 Linux 最早是 build 在 X86 平台上的，因此移植到 ARM 后，也需要遵从 X86 的内存管理框架，模拟 ARM MMU 没有提供的 PTE_PRESENT ， PTE_YOUNG 和 PTE_WRITE 。 下面的分析，参考了arch/arm/include/asm/pgtable-2level.h中的注释 Q: 如何模拟 PTE_ DIRTY  ? A: ARM Linux 是通过 dirty 去标识某个页是否是可以 PTE_WRITE 的。 对于新分配的页，如果 Linux 版本的 PTE 没有 dirty 标识，对其进行写操作，会触发 MMU 异常。该异常会被 handle_pte_fault 处理 。 Q: 如何模拟 PTE_YOUNG? A: 这个 PTE_YOUNG 在内存被分配的时候置上，当解除映射的时候，将清掉该位。如果 Linux 版本的 PTE 的 young 位被清除了， MMU 使用的 PTE 版本的value是要清除的，但 TLB 并不刷新。 Q: 如何模拟 present ： A: ARM 的 MMU 在访问的时候，不像 X86 的 MMU 那样 ( 只要看到 *pte 为 0 ，就判断该页压根没有被加载到内存中；若 *pte 不为 0 ， PTE_PRESENT 位为 0 ，就能判断该被 swap out ...
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