EL1与EL2模式下Linux虚拟地址空间划分的正确性验证

我来帮你梳理下这些关于ARM虚拟地址空间的理解，逐个验证并澄清关键点：

一、Linux运行在EL1时的地址空间划分 #

你的这部分理解完全正确：

• 当Linux内核运行在EL1（非虚拟化场景，无Hypervisor）时，虚拟地址空间确实被分为两个独立页表区域：
  • 用户空间：由TTBR0_EL1负责映射，地址范围是0x0到0x7FFFFFFFFFFF（你写的0x7FFFFFFF应该是笔误，实际是64位下的低39位地址区间）；
  • 内核空间：由TTBR1_EL1负责映射，地址范围是0xFFFFFF8000000000到0xFFFFFFFFFFFFFFFF。
• 这里的“内核”仅指Linux内核本身，因为EL1是普通操作系统层级，不存在所谓的“VM内核（Hypervisor）”——Hypervisor是运行在更高权限EL2层级的组件。

二、Linux运行在EL2时的地址空间划分（虚拟化场景） #

这部分你的理解有一些混淆，需要拆分视角来看：
虚拟化场景下存在两个核心执行层级：运行EL2的Hypervisor（即你说的“VM内核”）和运行在EL1的Guest Linux（被虚拟化的Linux系统），二者的地址空间是独立管理的：

1. Hypervisor（EL2）自身的地址空间：
   • Hypervisor使用TTBR0_EL2和TTBR1_EL2管理自己的虚拟地址：
     • 多数Hypervisor没有用户态，所以TTBR0_EL2要么很少使用，要么仅用于特定临时映射；
     • Hypervisor的内核空间（即“VM内核”）由TTBR1_EL2映射，地址范围通常是0xFFFFFF8000000000到0xFFFFFFFFFFFFFFFF，和EL1下Linux内核的地址区间一致。
2. Guest Linux（EL1）的地址空间：
   • Guest Linux的用户空间和内核空间依然分别由TTBR0_EL1和TTBR1_EL1映射，和非虚拟化场景完全一样。Hypervisor会通过HCR_EL2等控制寄存器实现Guest地址空间与自身地址空间的隔离。

你提到的“Linux内核空间位于TTBR0_EL2（0x4000000000至0x7FFFFFFFFFFF）”这个说法不准确——这其实是Hypervisor为实现内存虚拟化，将Guest Linux的整个地址空间（包括用户态和内核态）映射到自身TTBR0_EL2的某个区间，方便进行Stage2地址转换，而非Guest Linux自己直接使用TTBR0_EL2。

三、关于TTBR1_EL2与TTBR1_EL1内容一致的原因 #

你的理解完全正确：
ARM官方指出二者内容一致，核心原因是Hypervisor需要频繁访问Guest EL1的内核寄存器和内存。通过让TTBR1_EL2与Guest的TTBR1_EL1保持一致，Hypervisor在切换到EL1临时执行（即你说的EL12函数）时，无需重新加载页表就能直接访问Guest的内核地址空间，既提升了效率，也避免了地址转换错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者igng