Linux 在 i386 上的分页机制详解
Linux 在 i386 上的分页机制是 Linux 操作系统在 Intel x86 架构上的一个重要组件。它将物理内存分配给进程，以便更好地管理内存资源。在这个机制中，Linux 使用分页机制来将逻辑地址转换为物理地址。
Linux 的分页机制主要由以下几个部分组成：
1. 线性地址空间：Linux 将内存分为用户空间和内核空间，用户空间从 0x00000000 到 0xBFFFFFFF，内核空间从 0xC0000000 到 0xFFFFFFFF。用户空间和内核空间的分界线是 0xC0000000。
2. 分页机制：Linux 使用分页机制来将逻辑地址转换为物理地址。分页机制将物理内存分配给进程，以便更好地管理内存资源。Linux 的分页机制主要由以下几个部分组成：
* 页目录：页目录是一个数组，每个元素是一个页表项。页目录的索引是通过将逻辑地址右移 22 位（PMD_SHIFT）然后与 PTRS_PER_PMD-1 相与得到的。
* 页表：页表是一个数组，每个元素是一个页帧首地址。页表的索引是通过将逻辑地址右移 12 位然后与 PTRS_PER_PTE-1 相与得到的。
* 页帧：页帧是一个 4KB 的物理内存块。页帧首地址是通过将逻辑地址右移 20 位然后与 PAGE_SHIFT 相左移得到的。
3. 页表项：页表项是一个 32 位的数据结构，它包含了页帧首地址、页内偏移、页目录索引、页表索引等信息。页表项的格式如下：
* 页帧首地址：20 位，表示页帧的首地址。
* 页内偏移：12 位，表示页帧内的偏移量。
* 页目录索引：10 位，表示页目录的索引。
* 页表索引：10 位，表示页表的索引。
4. 线性地址空间分配：Linux 的线性地址空间分配可以分为用户空间和内核空间。用户空间从 0x00000000 到 0xBFFFFFFF，内核空间从 0xC0000000 到 0xFFFFFFFF。用户空间和内核空间的分界线是 0xC0000000。
5. 内存管理：Linux 的内存管理机制主要包括物理内存管理和虚拟内存管理。物理内存管理是指 Linux 如何分配和管理物理内存，而虚拟内存管理是指 Linux 如何将物理内存映射到虚拟地址空间中。
6. 页目录和页表的管理：Linux 使用页目录和页表来管理物理内存。页目录是一个数组，每个元素是一个页表项。页表是一个数组，每个元素是一个页帧首地址。Linux 通过页目录和页表来将逻辑地址转换为物理地址。
7. page_fault 处理：当进程访问一个不存在的页时，Linux 会触发 page_fault 异常。Linux 的 page_fault 处理机制主要是通过页目录和页表来找到相应的页帧，然后将其映射到虚拟地址空间中。
Linux 在 i386 上的分页机制是一个复杂的机制，它将物理内存分配给进程，以便更好地管理内存资源。 Linux 的分页机制主要由页目录、页表、页帧和 page_fault 处理机制组成。
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