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虚拟内存映射参数配置与页表项权限控制实践

共计 30 章节
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01
虚拟内存概念
虚拟内存的定义 · 物理内存与虚拟地址空间的关系 · 虚拟内存解决的核心问题（隔离
虚拟内存概念虚拟内存的定义
02
分页机制原理
页框（Page Frame） · 页面（Page） · 页表（Page Table）
分页机制原理Page
03
页表项结构详解
PTE的典型字段（Present · Read/Write · User/Supervisor
页表项结构详解PTE
04
x86架构页表层级
32位PAE模式下的页目录指针表（P… · 页目录（PD） · 页表（PT）三级结构
x86架构页表层级
05
x86-64四级页表
PML4 · PDPT · PD
x86-64四级页表
06
ARMv8-A页表架构
TCR_EL1寄存器配置 · 页粒度（4K/16K/64K） · 起始级别（Start Level）选…
ARMv8-A页表架构
07
页表项权限控制
R/W权限 · User/Supervisor权限 · XN（Execute Never）权…
页表项权限控制R/W
08
内存属性与缓存策略
页表项中的内存类型（Normal/D… · 缓存策略（Write-Back/Wr…
内存属性缓存策略
09
虚拟地址到物理地址转换
TLB（Translation Lo… · 多级页表遍历过程
虚拟地址到物理地…TLB
10
TLB刷新与维护
TLB shootdown机制 · x86 invlpg指令 · ARM TLBI指令
TLB刷新
11
大页（Huge Pages）技术
2MB/1GB大页的优势 · 页表项中Page Size标志位 · 透明大页（THP）
HugePages
12
虚拟内存区域（VMA）
Linux内核中vm_area_st… · VMA的权限与标志位
VMA虚拟内存区域
13
mmap系统调用
mmap参数详解（addr · length · prot
mmap系统调用
14
页错误处理
缺页异常（Page Fault） · 按需分页（Demand Paging… · 写时复制（Copy-on-Write…
页错误处理Page
15
交换（Swapping）机制
交换分区 · 页交换入/出 · 页表项中的Present位与交换标识
Swapping交换
16
内存映射文件
文件映射原理 · 页缓存（Page Cache） · 文件回写（Writeback）
内存映射文件文件映射原理
17
用户态与内核态地址空间划分
x86-64典型布局（0x0000-… · 0xFFFF内核空间）
用户态内核态地址空间划…
18
ASLR（地址空间布局随机化）
随机化堆 · 栈 · mmap基址
ASLR地址空间布局随机…
19
SMEP/SMAP与页表权限
Supervisor Mode Ex… · Supervisor Mode Ac…
SMEP/SMAP页表权限
20
KPTI（内核页表隔离）
Meltdown漏洞缓解 · 用户态/内核态页表切换 · CR3切换
KPTI内核页表隔离
21
页表项权限位实战
通过修改PTE的User位实现用户态…
页表项权限位实战PTE
22
使用/dev/mem映射物理内存
mmap /dev/mem · 配置页表项属性 · 权限检查
dev/mem使用
23
Linux内核模块修改页表
使用set_pte_at · pte_mkwrite · pte_mkdirty等内核API
Linux内核模块修改页表
24
ARM SMMU与IOMMU页表
设备地址翻译 · Stream ID · 页表项权限与设备隔离
ARMSMMU
25
虚拟化中的EPT（Extended Page Table）
Intel EPT结构 · Guest物理地址到Host物理地址…
EPTExtended
26
嵌套页表（NPT）
AMD Nested Page Ta… · 两阶段地址翻译 · 性能优化
NPT嵌套页表
27
页表项权限与安全
NX位防止代码执行 · SMAP防止内核访问用户数据 · SMEP防止内核执行用户代码
页表项权限安全
28
页表项调试工具
/proc/self/pagemap · /proc/self/maps · crash工具分析页表
页表项调试工具proc/self/pa…
29
页表项性能监控
perf stat测量TLB缺失 · 页表遍历开销 · 大页优化案例
页表项性能监控perf
30
综合实践
编写程序打印进程页表项 · 解析PTE权限位 · 修改PTE权限并验证效果
综合实践编写程序打印进程…