鸿蒙轻内核A核源码分析系列五虚实映射（5）虚实映射解除

虚实映射解除函数LOS_ArchMmuUnmap解除进程空间虚拟地址区间与物理地址区间的映射关系，其中参数包含MMU结构体、解除映射的虚拟地址和解除映射的数量count,数量的单位是内存页数。 ⑴处函数OsGetPte1用于获取指定虚拟地址对应的L1页表项数据。⑵处计算需要解除的无效映射的数量，后文再详细分析该函数。如果页表项映射类型为L1 Section，并且虚拟地址1MiB对齐，映射的数量超过256，则执行⑶解除映射Section，后文详细分析函数OsUnmapSection。如果页表项映射类型为Page Table，则执行⑷先解除二级页表映射，然后尝试解除一级页表映射，涉及的2个函数后文详细分析。从虚拟地址开始的需要接触映射的内存页中，可能部分是L2映射，部分是L1映射。完成L2映射后，需要判断是否存在L1映射，如果存在也需要解除映射。⑹处函数使TLB失效，涉及些cp15寄存器和汇编，后续再分析。

STATUS_T LOS_ArchMmuUnmap(LosArchMmu *archMmu, VADDR_T vaddr, size_t count)
{PTE_T l1Entry;INT32 unmapped = 0;UINT32 unmapCount = 0;while (count > 0) {
⑴      l1Entry = OsGetPte1(archMmu->virtTtb, vaddr);if (OsIsPte1Invalid(l1Entry)) {
⑵          unmapCount = OsUnmapL1Invalid(&vaddr, &count);} else if (OsIsPte1Section(l1Entry)) {if (MMU_DESCRIPTOR_IS_L1_SIZE_ALIGNED(vaddr) && count >= MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1) {
⑶              unmapCount = OsUnmapSection(archMmu, &vaddr, &count);} else {LOS_Panic("%s %d, unimplemented\n", __FUNCTION__, __LINE__);}} else if (OsIsPte1PageTable(l1Entry)) {
⑷          unmapCount = OsUnmapL2PTE(archMmu, vaddr, &count);OsTryUnmapL1PTE(archMmu, vaddr, OsGetPte2Index(vaddr) + unmapCount,MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1 - unmapCount);
⑸          vaddr += unmapCount << MMU_DESCRIPTOR_L2_SMALL_SHIFT;} else {LOS_Panic("%s %d, unimplemented\n", __FUNCTION__, __LINE__);}unmapped += unmapCount;}
⑹  OsArmInvalidateTlbBarrier();return unmapped;
}

5.1 函数OsUnmapL1Invalid

函数OsUnmapL1Invalid用于解除无效的映射，会把虚拟地址增加，映射的数量减少。⑴处的MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE表示1MiB大小，*vaddr % MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE对1MiB取余，MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE - (*vaddr % MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE)表示1MiB大小的内存中分为2部分，一部分在虚拟地址vaddr前，一部分在虚拟地址后，这里取虚拟地址之后的部分。然后向右偏移12位>>MMU_DESCRIPTOR_L2_SMALL_SHIFT转换为内存页数量，再取内存页数的较小的数值。⑵处把解除映射的内存页数量左移12位转换为地址长度，然后更新虚拟地址。⑶处减去已经解除映射的数量。

STATIC INLINE UINT32 OsUnmapL1Invalid(vaddr_t *vaddr, UINT32 *count)
{UINT32 unmapCount;⑴  unmapCount = MIN2((MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE - (*vaddr % MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE)) >>MMU_DESCRIPTOR_L2_SMALL_SHIFT, *count);
⑵  *vaddr += unmapCount << MMU_DESCRIPTOR_L2_SMALL_SHIFT;
⑶  *count -= unmapCount;return unmapCount;
}

5.2 函数OsUnmapSection

函数OsUnmapSection用于解除一级页表的Section映射。⑴处把虚拟地址对应的页表项数据清除为0。⑵处使TLB寄存器失效，⑶更新虚拟地址和映射数量，虚拟地址增加1MiB大小，映射数量减去256。

STATIC UINT32 OsUnmapSection(LosArchMmu *archMmu, vaddr_t *vaddr, UINT32 *count)
{
⑴  OsClearPte1(OsGetPte1Ptr((PTE_T *)archMmu->virtTtb, *vaddr));
⑵  OsArmInvalidateTlbMvaNoBarrier(*vaddr);⑶  *vaddr += MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SIZE;*count -= MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1;return MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1;
}

5.3 函数OsUnmapL2PTE

函数OsUnmapL2PTE用于解除L2页表映射。⑴处先调用函数OsGetPte1()计算虚拟内存地址对应的L1页表项，然后调用函数OsGetPte2BasePtr()计算虚拟地址对应的L2页表基地址。⑵处获取虚拟地址对应的的L2页表项索引，计算方式上文已经讲述。⑶处计算需要解除映射的内存页数量，MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1 - pte2Index表示虚拟内存地址对应的能解除映射的最大数量，使用该值与count取最小值。⑷处依次解除各个二级页表的映射，把对应的各个L2页表项设置为0。⑸处使TLB缓存失效。

STATIC UINT32 OsUnmapL2PTE(const LosArchMmu *archMmu, vaddr_t vaddr, UINT32 *count)
{UINT32 unmapCount;UINT32 pte2Index;PTE_T *pte2BasePtr = NULL;⑴  pte2BasePtr = OsGetPte2BasePtr(OsGetPte1((PTE_T *)archMmu->virtTtb, vaddr));if (pte2BasePtr == NULL) {LOS_Panic("%s %d, pte2 base ptr is NULL\n", __FUNCTION__, __LINE__);}⑵  pte2Index = OsGetPte2Index(vaddr);
⑶  unmapCount = MIN2(MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1 - pte2Index, *count);/* unmap page run */
⑷  OsClearPte2Continuous(&pte2BasePtr[pte2Index], unmapCount);/* invalidate tlb */
⑸  OsArmInvalidateTlbMvaRangeNoBarrier(vaddr, unmapCount);*count -= unmapCount;return unmapCount;
}

5.4 OsTryUnmapL1PTE函数

函数OsTryUnmapL1PTE()用于解除L1页表映射，其中参数需要MMU结构体、虚拟内存地址vaddr、页表项索引scanIndex和要解除映射的内存页数scanCount。调用该函数时，页表项索引传入参数scanIndex的实参为OsGetPte2Index(vaddr) + unmapCount，即虚拟内存对应的L2页表项索引加上解除映射的页数量；要解除映射的内存页数量参数的实参为MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1 - unmapCount，即256减去已经解除映射的数量。回忆上文调用该函数OsTryUnmapL1PTE()的代码处，先调用OsUnmapL2PTE()函数解除unmapCount个映射，然后调用该函数解除映射MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1 - unmapCount个映射。

⑴处先执行函数OsGetPte1(archMmu->virtTtb, vaddr)获取页表项，然后执行函数OsGetPte2BasePtr()获得L2页表项基地址。⑵处执行循环检测是否存在可以解除映射的页表映射。⑶当scanIndex等于256时，置为0。⑷处当L2页表项不为0时，此时存在L2页表映射，跳出while循环。⑸处页数减1，不为0时则继续while循环。

当可以解除映射的数量为0时，执行⑹处代码，先获取L1页表项索引l1Index，然后获取对应的页表项l1Entry。执行⑺清零页表项，然后清理TLB缓存。⑻处调用函数OsPutL2Table()释放L2页表项内存，其中第3个实际参数MMU_DESCRIPTOR_L1_PAGE_TABLE_ADDR(l1Entry)是L2y页表物理基地址。下面会详细看下函数的代码。

STATIC VOID OsTryUnmapL1PTE(const LosArchMmu *archMmu, vaddr_t vaddr, UINT32 scanIndex, UINT32 scanCount)
{/** Check if all pages related to this l1 entry are deallocated.* We only need to check pages that we did not clear above starting* from scanIndex and wrapped around SECTION.*/UINT32 l1Index;PTE_T l1Entry;PTE_T *pte2BasePtr = NULL;⑴  pte2BasePtr = OsGetPte2BasePtr(OsGetPte1(archMmu->virtTtb, vaddr));if (pte2BasePtr == NULL) {VM_ERR("pte2 base ptr is NULL");return;}⑵  while (scanCount) {
⑶      if (scanIndex == MMU_DESCRIPTOR_L2_NUMBERS_PER_L1) {scanIndex = 0;}
⑷      if (pte2BasePtr[scanIndex++]) {break;}
⑸      scanCount--;}⑹  if (!scanCount) {l1Index = OsGetPte1Index(vaddr);l1Entry = archMmu->virtTtb[l1Index];/* we can kill l1 entry */
⑺      OsClearPte1(&archMmu->virtTtb[l1Index]);OsArmInvalidateTlbMvaNoBarrier(l1Index << MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_SHIFT);/* try to free l2 page itself */
⑻      OsPutL2Table(archMmu, l1Index, MMU_DESCRIPTOR_L1_PAGE_TABLE_ADDR(l1Entry));}
}

看下函数OsPutL2Table()的实现。⑴处遍历检查是否存在有L1页表项指向此L2页表，如果存在则返回。否则，需要释放L2页表项占用的内存。如果开启虚拟内存，则执行⑵获取物理内存对应的内存页，然后释放内存页。如果没有开启虚拟内存，则执行⑶调用函数LOS_MemFree()释放物理内存。

STATIC VOID OsPutL2Table(const LosArchMmu *archMmu, UINT32 l1Index, paddr_t l2Paddr)
{UINT32 index;PTE_T ttEntry;/* check if any l1 entry points to this l2 table */for (index = 0; index < MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_L2_TABLES_PER_PAGE; index++) {
⑴      ttEntry = archMmu->virtTtb[ROUNDDOWN(l1Index, MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_L2_TABLES_PER_PAGE) + index];if ((ttEntry &  MMU_DESCRIPTOR_L1_TYPE_MASK) == MMU_DESCRIPTOR_L1_TYPE_PAGE_TABLE) {return;}}
#ifdef LOSCFG_KERNEL_VM/* we can free this l2 table */
⑵  LosVmPage *vmPage = LOS_VmPageGet(l2Paddr);if (vmPage == NULL) {LOS_Panic("bad page table paddr %#x\n", l2Paddr);return;}LOS_ListDelete(&vmPage->node);LOS_PhysPageFree(vmPage);
#else
⑶  (VOID)LOS_MemFree(OS_SYS_MEM_ADDR, LOS_PaddrToKVaddr(l2Paddr));
#endif
}

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