背景
Read the fucking source code!--By 魯迅A picture is worth a thousand words.--By 高爾基
說明：
- Kernel版本：4.14
- ARM64處理器，Contex-A53，雙核
- 使用工具：Source Insight 3.5， Visio
1. 介紹
從（二）Linux物理內存初始化中，可知在paging_init調用之前，存放Kernel Image和DTB的兩段物理內存區域可以訪問了（相應的頁表已經建立好）。盡管物理內存已經通過memblock_add添加進系統，但是這部分的物理內存到虛擬內存的映射還沒有建立，可以通過memblock_alloc分配一段物理內存，但是還不能訪問，一切還需要等待paging_init的執行。最終頁表建立好后，可以通過虛擬地址去訪問最終的物理地址了。
按照慣例，先上圖，來一張ARM64內核的內存布局圖片吧，最終的布局如下所示：
開啟探索之旅吧！
2. paging_init
paging_init源代碼短小精悍，直接貼上來，分模塊來介紹吧。
/*
* paging_init() sets up the page tables, initialises the zone memory
* maps and sets up the zero page.
*/
void __init paging_init(void)
{
phys_addr_t pgd_phys = early_pgtable_alloc(); /********(mark 1)*******/
pgd_t *pgd = pgd_set_fixmap(pgd_phys);
map_kernel(pgd); /********(mark 2)*******/
map_mem(pgd); /********(mark 3)*******/
/*
* We want to reuse the original swapper_pg_dir so we don't have to
* communicate the new address to non-coherent secondaries in
* secondary_entry, and so cpu_switch_mm can generate the address with
* adrp+add rather than a load from some global variable.
*
* To do this we need to go via a temporary pgd.
*/
cpu_replace_ttbr1(__va(pgd_phys)); /********(mark 4)*******/
memcpy(swapper_pg_dir, pgd, PGD_SIZE);
cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
pgd_clear_fixmap();
memblock_free(pgd_phys, PAGE_SIZE);
/*
* We only reuse the PGD from the swapper_pg_dir, not the pud + pmd
* allocated with it.
*/
memblock_free(__pa_symbol(swapper_pg_dir) + PAGE_SIZE,
SWAPPER_DIR_SIZE - PAGE_SIZE);
}
mark 1：分配一頁大小的物理內存存放pgd；mark 2：將內核的各個段進行映射；mark 3：將memblock子系統添加的物理內存進行映射；mark 4：切換頁表，並將新建立的頁表內容替換swappper_pg_dir頁表內容；
代碼看起來費勁？圖來了：
下邊將對各個子模塊進一步的分析。
3. early_pgtable_alloc
這個模塊與FIX MAP映射區域相關，建議先閱讀前文（二）Linux物理內存初始化
先上圖：
FIX MAP的區域划分從圖中可以看出來
本函數會先分配物理內存，然后借用之前的全局頁表bm_pte，建立物理地址到虛擬地址的映射，這次映射的作用是為了去訪問物理內存，把內存清零，所以它只是一個臨時操作，操作完畢后，會調用pte_clear_fixmap()來清除映射。
early_pgtable_alloc之后，我們看到paging_init調用了pgd_set_fixmap函數，這個函數調用完后，通過memblock_alloc分配的物理內存，最終就會用來存放pgd table了，這片區域的內容最后也會拷貝到swapper_pg_dir中去。
4. map_kernel
map_kernel的主要工作是完成內核中各個段的映射，此外還包括了FIXADDR_START虛擬地址的映射，如下圖：
映射完成之后，可以看一下具體各個段的區域，以我自己使用的平台為例：
這些地址信息也能從System.map文件中找到。
aarch64-linux-gnu-objdump -x vmlinux能查看更詳細的地址信息。
5. map_mem
從函數名字中可以看出，map_mem主要完成的是物理內存的映射，這部分的物理內存是通過memblock_add添加到系統中的，當對應的memblock設置了MEMBLOCK_NOMAP的標志時，則不對其進行地址映射。
map_mem函數中，會遍歷memblock中的各個塊，然后調用__map_memblock來完成實際的映射操作。先來一張效果圖：
map_mem都是將物理地址映射到線性區域中，我們也發現了Kernel Image中的text, rodata段映射了兩次，原因是其他的子系統，比如hibernate，會映射到線性區域中，可能需要線性區域的地址來引用內核的text, rodata，映射的時候也會限制成了只讀/不可執行，防止意外修改或執行。
map_kernel和map_mem函數中的頁表映射，最終都是調用__create_pgd_mapping函數實現的：
總體來說，就是逐級頁表建立映射關系，同時中間會進行權限的控制等。
細節不再贅述，代碼結合圖片閱讀，效果會更佳噢。
6. 頁表替換及內存釋放
這部分代碼不多，不上圖了，看代碼吧：
/*
* We want to reuse the original swapper_pg_dir so we don't have to
* communicate the new address to non-coherent secondaries in
* secondary_entry, and so cpu_switch_mm can generate the address with
* adrp+add rather than a load from some global variable.
*
* To do this we need to go via a temporary pgd.
*/
cpu_replace_ttbr1(__va(pgd_phys));
memcpy(swapper_pg_dir, pgd, PGD_SIZE);
cpu_replace_ttbr1(lm_alias(swapper_pg_dir));
pgd_clear_fixmap();
memblock_free(pgd_phys, PAGE_SIZE);
/*
* We only reuse the PGD from the swapper_pg_dir, not the pud + pmd
* allocated with it.
*/
memblock_free(__pa_symbol(swapper_pg_dir) + PAGE_SIZE,
SWAPPER_DIR_SIZE - PAGE_SIZE);
簡單來說，將新建立好的pgd頁表內容，拷貝到swapper_pg_dir中，也就是覆蓋掉之前的臨時頁表了。當拷貝完成后，顯而易見的是，我們可以把paging_init一開始分配的物理內存給釋放掉。
此外，在之前的文章也分析過swapper_pg_dir頁表存放的時候，是連續存放的pgd, pud, pmd等，現在只需要復用swapper_pg_dir，其余的當然也是可以釋放的了。
好了，點到為止，前路漫漫，離Buddy System，Slab，Malloc以及各種內存的騷操作好像還有很遠的樣子，待續吧。
