Linux中sv39 mmu介绍

RISC-V Linux支持sv32、sv39、sv48等虚拟地址格式，分别代表32为虚拟地址、38位虚拟地址和48位虚拟地址。RISC-VLinux默认也是使用sv39格式，sv39的虚拟地址、物理地址、PTE格式如下：

虚拟地址格式：

物理地址格式：

PTE格式：

虚拟地址使用39位表示，其中低12位代表pageoffset，高位划分为了三部分：VPN［0］、VPN［1］和VPN［2］，分别代表虚拟地址VA在PTE、PMD和PGD中的索引。

物理地址使用56位表示，低12位代表page offset，高位是物理页PPN［0］、PPN［1］和PPN［2］

PTE保存了物理页PPN［0］、PPN［1］和PPN［2］，和物理地址中的PPN相对应；PTE的低10位代表物理地址的访问权限，当RWX全为0时，则代表该PTE存储的地址是下一级页表的物理地址，否则代表当前页表是最后一级页表。

再看看sv39 的页表格式，sv39使用的是三级页表，PGD、PMD和PTE，每一个级页表使用9bit表示，即每一级页表都有512个页表项。

在代码中，创建一个有512个元素的数组即代表一个页表。一个PTE有512个页表项，每一个页表项占用8字节，5128=4096字节，所以一个PTE代表4K。一个PMD也是512个页表项，每一项可代表一个PTE，5124 K=2M，所以一个PMD就代表2M。以此类推，一个PGD代表512 * 2M=1G。

重要结论：PGD代表1G、PMD代表2M、PTE代表4K。sv39默认的页大小是4K。

三级页表虚拟地址转为物理地址过程示意图：

sv39三级页表虚拟地址转为物理地址过程：

MMU通过satp寄存器得到PGD的物理地址，结合PGD index（即VPN［2］）找到PMD；找到PMD后，再结合PMDindex（即VPN［1］）找到PTE，然后结合PTE index（即VPN［0］）得到VA在PTE索引中的值，从而得到物理地址。

最后在PTE中取出PPN［2］、PPN［1］和PPN［0］，再和虚拟地址的低12位offset相加，得到最终的物理地址。