RISC-V平台输出内核页表信息实验

"该实验旨在理解Linux内核的页表机制，特别是针对RISC-V架构。实验要求学生下载内核源码，了解RISC-V的页表格式，并修改代码以在RISC-V平台上打印内核虚拟内存的布局信息。实验涉及的内容包括虚拟地址空间的划分，如32位RISC-V的Sv32和64位RISC-V的Sv39或Sv48，以及Sv39的3级页表结构。" 在RISC-V架构中，虚拟地址空间的管理是一个关键的组成部分，特别是在Linux内核中。实验标题"lab2_输出页表信息(1)1"提示我们将专注于页表的输出和分析。以下是对实验涉及知识点的详细说明： 1. **虚拟地址空间**：RISC-V提供了多种虚拟地址实现，如Sv32（32位）、Sv39（64位）和Sv48（64位）。在32位系统中，使用Sv32，虚拟地址空间分为内核空间（高1GB）和用户空间（低3GB）。而在64位系统中，通常使用Sv39，内核空间位于高位（0xffffff8000000000-0xffffffffffffffff），用户空间位于低位（0x0000000000000000-0x0000007fffffffff），其余为无效地址。 2. **Sv39页表**：这是RISC-V 64位系统中的页表结构，它由3级页表组成，支持不同大小的页面，如4KB的普通页、2MB的巨页和1GB的 gigapage。页表项包含物理页索引（PPN）以及访问控制标志，如有效位（V）、可读位（R）、可写位（W）和可执行位（X）等。 3. **页表项格式**：页表项的最高10位是保留位，始终为0。PPN字段由3个部分组成，用于标识物理页号。中间2位是保留位，供操作系统使用。低8位包含访问权限标志，这些标志决定内存访问的权限和有效性。 4. **内核地址空间与物理地址的关系**：在Linux内核启动时，它首先运行在物理地址上，然后通过页表将内核映射到虚拟地址空间，这里的虚拟地址与物理地址有一个固定的偏移量（PAGE_OFFSET-加载物理地址），对于RISC-V Linux，这个偏移量是0xffffffe000000000-0x80000000。 实验步骤包括： - 下载5.3.4版本的Linux内核源码。 - 研究RISC-V的页表结构，特别是Sv39。 - 修改内核源码，以便在RISC-V平台上输出内核虚拟内存的布局信息。 - 编译内核，并在RISC-V环境中运行，观察和解析输出结果。 通过这个实验，学生可以深入理解RISC-V的内存管理和虚拟地址空间的组织，增强对Linux内核工作原理的认识。