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Linux内核分页与ELF64格式解析

1. 分页机制概述

在Linux内核启动过程中，内存管理是极为复杂的一部分。在进入内核初始化的后续步骤之前，我们需要了解分页机制，它是将线性内存地址转换为物理地址的重要机制。

在之前，我们了解过实模式和保护模式下的分段机制。实模式下，物理地址通过将段寄存器左移4位再加上偏移量来计算；保护模式下，则使用描述符表和描述符中的基地址加上偏移量来计算物理地址。现在，我们将聚焦于64位模式下的分页机制。

根据英特尔手册，分页为实现传统的按需分页虚拟内存系统提供了一种机制，程序执行环境的各个部分可以根据需要映射到物理内存中。

2. 分页模式与启用

存在三种分页模式：
- 32位分页
- PAE分页
- IA - 32e分页

这里主要介绍IA - 32e分页模式。启用该模式需要进行以下操作：
1. 设置CR0.PG位
2. 设置CR4.PAE位
3. 设置IA32_EFER.LME位

在arch/x86/boot/compressed/head_64.S中可以看到这些位的设置代码：

movl $(X86_CR0_PG | X86_CR0_PE), %eax movl %eax, %cr0 movl $MSR_EFER, %ecx rdmsr btsl $_EFER_LME, %e