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前述刷新cache的流程也同样可以用于invalid 的操作。
流程设计
1）写程序写数据到内存。
2） 读程序读数据，可能从cache读到老数据，这里invalid
invalid 命令
参考clean的操作，我们采用对应的指令。
DC IVAC, Data or unified Cache line Invalidate by VA to PoC
于是我们设计类似的接口
for (i = 0; i < gen_test_size; i = i + 64)
{
temp_addr=(unsigned char *)((unsigned char *)test_virt_addr_r+i);
__asm volatile("dc ivac,%0"::"r"(temp_addr));
}但实际运行的时候，报 指令无权限。也就是 用户态不能执行这个指令。
内核态invalid
内核接口，直接调用同样的指令invalid 操作
// 失效指定范围的 D-Cache
static void invalidate_dcache_range(unsigned long start, unsigned long end) {
for (; start < end; start += cache_line_size()) {
asm volatile("dc ivac, %0" :: "r"(start));
}
dsb(ish); // 数据同步屏障
}
if (copy_from_user(&range, (void __user *)arg, sizeof(range))) {
return -EFAULT;
}
invalidate_dcache_range(range.addr, range.addr + range.length);
用户态接口
// 分配测试内存
size_t size = 4096;
char *buffer = malloc(size);
strcpy(buffer, "Test data");
// 构造参数
struct cache_range range = {
.addr = (unsigned long)buffer,
.length = size
};
// 调用 IOCTL 失效 Cache
if (ioctl(fd, 0, &range) < 0) {上述代码可以正常运行。
内核态invalid，用户态mmap物理地址
内核态同上，但是用户态测试用的地址变为mmap映射
于是我们得到了内核异常，报段错误
576.716499][ 4] [ T2037] Unable to handle kernel access to user memory outside uaccess routines at virtual address 0000007f7b5da740
[ 576.728329][ 4] [ T2037] Mem abort info:
[ 576.732249][ 4] [ T2037] ESR = 0x9600014f
[ 576.736429][ 4] [ T2037] EC = 0x25: DABT (current EL), IL = 32 bits
[ 576.742867][ 4] [ T2037] SET = 0, FnV = 0
[ 576.747048][ 4] [ T2037] EA = 0, S1PTW = 0
[ 576.751313][ 4] [ T2037] Data abort info:
[ 576.755318][ 4] [ T2037] ISV = 0, ISS = 0x0000014f
[ 576.760278][ 4] [ T2037] CM = 1, WnR = 1
[ 576.764371][ 4] [ T2037] user pgtable: 4k pages, 39-bit VAs, pgdp=0000002241257000PAN机制
PAN（Privileged Access Never） 是 ARMv8 架构引入的一种安全特性，用于防止 内核态（Privileged Mode）直接访问用户态（User Mode）内存，从而增强系统对内存访问漏洞的防护能力。其核心思想是：即使在内核态，也不能绕过 MMU 权限检查直接访问用户空间数据，必须通过安全的拷贝函数（如 copy_from_user）
PAN 通过 ARM 的页表权限控制，强制内核态访问用户地址时触发异常（即使 MMU 处于内核态）。
若内核需访问用户数据，必须通过
copy_from_user等安全接口（这些函数会临时禁用 PAN）
目前板卡上此功能并未开启。通过malloc分配的内存可以invalid，也可以验证这一点。
zcat /proc/config.gz |grep CONFIG_ARM64_SW_TTBR0_PAN
CONFIG_ARM64_SW_TTBR0_PAN is not setPAN机制历程 硬件支持
ARMv8.1-PAN 特性
引入时间：2014 年（ARMv8.1-A 架构）。
核心机制：
新增
SCTLR_ELx.PAN控制位（EL1/EL2/EL3均可配置）。内核态访问用户地址时触发 Permission Fault（即使 MMU 允许）。
指令支持：
SETPAN指令动态切换 PAN 状态（需配合ERET使用）。
Linux 内核的适配
Linux 的实现
初始支持：
Linux 4.10（2016年）合并 ARMv8.1-PAN 支持，通过CONFIG_ARM64_PAN启用。动态切换：
在合法访问用户数据时（如系统调用），临时禁用 PAN：软件模拟 PAN（SW PAN）
背景
兼容旧硬件：
部分 ARMv8.0 处理器（如 Cortex-A53/A57）无硬件 PAN，需软件模拟。实现原理：
修改页表权限，使用户空间内存在内核态 不可访问。
通过
TTBR0切换模拟 PAN 效果。
SW PAN 补丁：
Linux 4.3（2015年）引入CONFIG_ARM64_SW_TTBR0_PAN，通过动态切换TTBR0实现：性能代价：
每次用户/内核数据拷贝需切换TTBR0，开销显著高于硬件 PAN。
总结
1）mmap映射的地址并不能被invalid。
2）也不能被lock
总体的拷贝速率比内核管理的慢。后续我们采用巨页来映射，看是否相关的操作是否可行。