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ARM64 Linux页表管理与地址转换调试

共计 30 章节
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01
课程导论
ARM64地址转换全景图 · 为什么需要页表与TLB · 课程目标与前置知识
课程导论ARM64
02
ARM64虚拟地址空间布局
用户空间与内核空间划分 · 地址空间大小（48位/52位） · 内核镜像映射区域
ARM64虚拟地址空间布局
03
页表基础概念
页框（Page Frame） · 页表项（PTE） · 页表层级（L0/L1/L2/L3）
页表基础概念Page
04
ARM64页表硬件架构
Translation Regime · TTBR0_EL1与TTBR1_EL… · ASID机制
ARM64页表硬件架构
05
四级页表详解（L0）
L0页表基址 · L0页表项格式 · L0索引计算
L0四级页表详解
06
四级页表详解（L1）
L1页表项格式 · 块映射（Block）与表映射（Tab… · L1索引计算
L1四级页表详解
07
四级页表详解（L2）
L2页表项格式 · 大页（Contiguous）支持 · L2索引计算
L2四级页表详解
08
四级页表详解（L3）
L3页表项格式 · 页面属性（AP/XN/PXN） · L3索引计算
L3四级页表详解
09
页表项属性详解（上）
访问权限（AP[2:1]） · 可执行权限（XN/PXN） · 脏位与访问位（AF/DBM）
页表项属性详解AP
10
页表项属性详解（下）
内存属性（MAIR） · 共享属性（SH） · 非安全位（NS）
页表项属性详解MAIR
11
地址转换硬件流程
TLB查找→页表遍历→硬件页表Wal…
地址转换硬件流程TLB
12
TLB结构详解
TLB条目格式 · 全相联与组相联 · 微TLB与主TLB
TLB结构详解
13
TLB查找与命中逻辑
虚拟地址与ASID匹配 · 全局位（nG） · TLB命中/缺失处理
TLB查找
14
TLB失效操作
TLBI指令集 · 按ASID失效 · 按VA失效
TLB失效操作
15
Linux内核页表初始化
early页表 · fixmap页表 · swapper_pg_dir的建立
Linux内核页表初始化
16
内核页表创建API
pud_populate/pmd_p… · set_pte/set_pmd/se…
API内核页表创建
17
用户进程页表创建
fork时页表复制 · COW机制 · 缺页异常（do_page_fault…
用户进程页表创建fork
18
缺页异常处理流程
ARM64缺页异常向量 · do_translation_fau… · do_page_fault
缺页异常处理流程ARM64
19
大页与透明大页
ARM64的块映射（2MB/1GB） · 透明大页（THP）在内核中的实现
大页透明大页
20
内存描述符与页表
mm_struct · pgd_t/p4d_t/pud_t/… · 页表锁
内存描述符页表
21
TLB shootdown机制
跨CPU TLB失效 · flush_tlb_mm/flush… · IPI中断
TLBshootdown
22
ASID与TLB管理
ASID分配算法（连续/位图） · ASID溢出处理 · TLB上下文切换
ASIDTLB
23
KASLR与页表随机化
内核地址空间布局随机化 · 页表基址随机化 · 对TLB的影响
KASLR页表随机化
24
页表遍历（Page Table Walk）优化
硬件PTW与软件PTW · KPTI（内核页表隔离）
PageTable
25
KPTI（内核页表隔离）原理
用户态与内核态页表分离 · 进入/退出内核时的页表切换
KPTI内核页表隔离
26
虚拟化场景下的页表
Stage-1与Stage-2转换 · VTTBR_EL2 · VMID与ASID协同
虚拟化场景下的页…Stage-1
27
SMMU与IOMMU页表
设备地址转换 · SMMU页表格式（与CPU页表异同） · PASID
SMMUIOMMU
28
页表调试与观测
/proc/pid/pagemap · /proc/pid/smaps · crash工具分析页表
页表调试观测
29
性能调优
TLB缺失率分析 · 大页配置 · perf工具测量TLB miss
性能调优TLB
30
课程总结与展望
ARM64 MMU演进（FEAT_L… · 未来页表趋势 · 推荐阅读
课程总结ARM64