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一般我們不需要從用戶態得到進程虛擬地址對應的物理地址，因為一般來說用戶進程是完全不關心物理地址的。

少數應用場景下，用戶可能會關心，比如在用戶態做DMA的場景(如DPDK之類的)。還有一些場景，比如想調試剖析每一頁的內存占用情況，是否swap出去了等。

從用戶態得到虛擬地址對應的物理地址，我們不可能去walk進程的page table，也沒有權限。不過還好內核給我們提供了一個接口，叫pagemap，而且，這個接口與硬件的體系架構無關。在/proc/pid/下面有個文件叫pagemap，它會每個page，生成了一個64bit的描述符，來描述虛擬地址這一頁對應的物理頁幀號或者SWAP里面的便宜，詳見文檔：

linux/Documentation/admin-guide/mm/pagemap.rst

這64bit的描述如下：

不同的體系架構的MMU不同，頁表格式也不同，但是pagemap這個接口與具體頁表的格式無關，可以說都被抽象化了。

下面我們忽略swap的影響(假設關閉了swap或者page一直是pin的狀態)，從DPDK抄一段虛擬地址轉換為物理地址的代碼：

#define phys_addr_t     uint64_t 
#define PFN_MASK_SIZE   8 
 
phys_addr_t 
rte_mem_virt2phy(const void *virtaddr) 
{ 
        int fd, retval; 
        uint64_t page, physaddr; 
        unsigned long virt_pfn; 
        int page_size; 
        off_t offset; 
 
        /* standard page size */ 
        page_size = getpagesize(); 
 
        fd = open("/proc/self/pagemap", O_RDONLY); 
        if (fd < 0) {  
                ... 
        } 
 
        virt_pfn = (unsigned long)virtaddr / page_size; 
        offset = sizeof(uint64_t) * virt_pfn; 
        if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) == (off_t) -1) { 
                ... 
                return -1; 
        } 
 
        retval = read(fd, &page, PFN_MASK_SIZE); 
        close(fd); 
        ... 
 
        /* 
         * the pfn (page frame number) are bits 0-54 (see 
         * pagemap.txt in linux Documentation) 
         */ 
        if ((page & 0x7fffffffffffffULL) == 0) 
                return -1; 
 
        physaddr = ((page & 0x7fffffffffffffULL) * page_size) 
                + ((unsigned long)virtaddr % page_size); 
 
        return physaddr; 
} 

最后的一步是關鍵的計算過程：

physaddr = ((page & 0x7fffffffffffffULL) * page_size) 
                + ((unsigned long)virtaddr % page_size); 

page & 0x7fffffffffffffULL取得了頁幀號(PFN)，乘以頁的size得到這頁起始的物理地址，之后加上virtaddr % page_size的頁內偏移，得到最終的物理地址。

我們來實操一下調用上面的函數完成地址轉化：

int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
  uint8_t *p = malloc(1024 * 1024); 
 
  *(p + 4096) = 10; 
  printf("virt:%p phys:%p\n", p + 4096, rte_mem_virt2phy(p + 4096)); 
 
  *(p + 2 * 4096) = 10; 
  printf("virt:%p phys:%p\n", p + 2 * 4096, rte_mem_virt2phy(p + 2 * 4096)); 
} 

運行結果如下：

~$ sudo ./a.out  
virt:0x7f81e402a010 phys:0x2b601010 
virt:0x7f81e402b010 phys:0x3ceec010 

內核態實現pagemap proc接口的代碼位于：

fs/proc/task_mmu.c 

其中比較核心的函數是把PTE轉換為pagemap_entry的過程，有興趣的童鞋可以仔細閱讀下：

特別留意畫紅線的位置，可以知道pagemap里面的那些flag是怎么被置上的。

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