MIT6.828 Lab3-2 Print a page table (easy)

实验内容

• 实现一个函数来打印页表的内容，帮助我们更好地理解 xv6 的三级页表结构。

修改内容

• kernel/defs.h中添加函数声明，方便其它函数调用

void            vmprint(pagetable_t);// lab3-2 Print a page table

• kernel/vm.c中添加函数具体定义
  • 采用简单的for遍历，也可采用递归
  • xv6采用三级页表结构，因此要遍历三层，每层0~511，必须判断PTE的有效性

// lab3-2 Print a page table
void vmprint(pagetable_t pagetable){
  printf("page table %p\n", pagetable);
  // 遍历根页表
  for( int i = 0; i < 512; i++){
      pte_t pte1 = pagetable[i]; // 从根页表中取出中间级页表地址
      if(pte1 & PTE_V ){
          // 该页表有效，遍历第2级
          printf("..%d: pte %p pa %p\n", i, pte1, PTE2PA(pte1));
          pagetable_t pmd = (pagetable_t)PTE2PA(pte1);

          for( int j = 0; j < 512; j++){
            pte_t pte2 = pmd[j]; // 从中间表中取出第3级页表地址
            if(pte2 & PTE_V ){
                // 该页表有效，遍历第3级
                printf(".. ..%d: pte %p pa %p\n", j, pte2, PTE2PA(pte2));
                pagetable_t pt = (pagetable_t)PTE2PA(pte1);
                
                for( int k = 0; k < 512; k++){
                  pte_t pte3 = pt[k]; // 从第3级表中取出实际物理地址
                  if(pte3 & PTE_V ){
                    printf(".. .. ..%d: pte %p pa %p\n", k, pte3, PTE2PA(pte3));
                  }
                }
            }

          }
      }

  }
}

• PTE2PA(pte) 是一个关键宏，用于从页表项（Page Table Entry, PTE）中提取其指向的物理地址
  • 由于页表项包含了地址和标志位，因此要处理掉标志位，即(pte) >> 10)
  • 因为偏移地址是12位，进一步转换到基址，即((pte) >> 10) << 12
• 关于pagetable_t的定义在kernel/riscv.h中
  • 实际为一个无符号整型指针

typedef uint64 pte_t;
typedef uint64 *pagetable_t; // 512 PTEs
#define PTE2PA(pte) (((pte) >> 10) << 12)

• PTE的定义

| 63-54 | 53-28 | 27-10 | 9-8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 保留  | PPN   | 保留   | RSW | D | A | G | U | X | W | R | V |

• kernel/exec.c中调用vmprint,将进程的根页表传递过去

  // lab3-2 
  if( p->pid == 1 ){
    vmprint( p->pagetable );
  }
  return argc; // this ends up in a0, the first argument to main(argc, argv)