페이지 테이블

Pintos에서는 pml4 (Page-Map-Level-4) 라고 부른다

페이지 테이블 인터페이스는 내부 구조 접근 용이하게 uint64_t * 로 표현한다

페이지 테이블 인터페이스와 내부 구조 설명이다

생성, 파괴, 활성화 (Creation, Destruction, and Activation)

이름 그대로 역할 한다

uint64_t * pml4_create (void);
새로운 페이지 테이블을 생성해 반환
새 페이지 테이블은 Pintos의 표준 커널 가상 페이지 매핑은 포함하지만, 사용자 가상 매핑은 포함 X
메모리 확보 실패시 NULL 포인터 반환
void pml4_destroy (uint64_t *pml4);
pml4가 보유한 모든 자원을 해제
void pml4_activate (uint64_t *pml4);
pml4를 활성화
활성 페이지 테이블은 CPU가 메모리 참조를 변환할 때 사용하는 테이블

페이지 테이블이 보관하는 페이지 ↔ 프레임 매핑을 조회하거나 갱신

실행 중 외에도 중단된 프로세스의 비활성 페이지 테이블에서도 동작한다

필요 시 TLB 플러시 한다

TLB 플러시: CPU가 캐시해둔 TLB 엔트리 버려서 다음에 새로운 페이지 테이블 내용 다시 읽게 하는 동작

bool pml4_set_page (uint64_t *pml4, void *upage, void *kpage, bool rw);
사용자 페이지 upage를 커널 가상 주소 kpage가 식별하는 프레임에 매핑
- rw == true -> 읽기/쓰기 가능
- rw == false -> 읽기 전용
- 조건:
  - upage는 매핑되어 있지 않아야 함
  - kpage는 palloc_get_page(PAL_USER)로 얻은 커널 가상 주소여야 함
    성공 시 true,
    실패 시 false 반환
void * pml4_get_page (uint64_t *pml4, const void *uaddr);
- uaddr이 매핑된 프레임 조회
- 매핑되어 있으면 해당 프레임의 커널 가상 주소 반환, 아니면 NULL반환
void pml4_clear_page (uint64_t *pml4, void *upage);
- 페이지를 pml4에서 “not present” 상태로 표시, 이후 해당 페이지 접근 시 페이지 폴트 발생
- 단, 접근(accessed) 및 더티(dirty) 비트를 확인을 위해 나머지 PTE 비트들은 보존

x86-64 하드웨어는 페이지 교체 알고리즘 구현을 돕기 위해 각 페이지 테이블 엔트리(PTE)에 두 개의 보조 비트를 제공한다

CPU는 이를 0으로 재설정 안하며 필요하면 운영체제에서 직접 초기화한다

하나의 프레임을 여러 페이지가 가리킬 때다

어떤 주소로 접근했을 때 해당 PTE만 갱신되고, 다른 PTE는 갱신 안되는 문제