Linux内存管理与地址映射解析
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更新于2024-07-31
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"该资源为一份Linux课件,主要涵盖了Linux内存管理的多个方面,包括i386保护模式下的分段与分页机制、Linux的分页实现、线性地址空间分布以及用户和内核地址空间的划分。此外,还涉及到空闲物理内存的管理、内核内存分配接口以及共享存储的概念。课件详细讲解了Intel x86处理器的地址映射过程,并介绍了Linux在i386架构上如何进行分页转换。内容深入到页目录和页表的使用,以及Linux线性地址空间的分配策略,包括用户空间和内核空间的划分。"
Linux内存管理的核心知识点包括:
1. **i386保护模式的分段与分页**:在Intel x86架构中,保护模式采用分段和分页机制来管理内存。分段通过段选择子和段内偏移来定位数据,而分页则通过页目录和页表索引来转换逻辑地址为物理地址。段描述符包含了访问特权级、段基地址等信息,而页目录和页表则用于实现线性地址到物理地址的映射。
2. **Linux分页**:Linux的分页机制基于32位的地址空间,通过页目录和页表两级结构来实现。每个线性地址可以分解为页目录索引、页表索引和页内偏移。定义了如PMD_SHIFT和PTRS_PER_PMD等宏来处理这些索引。
3. **线性地址空间分布**:4GB的线性地址空间被划分为用户空间和内核空间。用户空间从0x00000000到0xBFFFFFFF,共3GB,内核空间占据剩余的1GB,从0xC0000000开始。内核空间进一步细分为物理内存区、虚拟内存分配区、高端页面映射区、专用页面映射区和系统保留映射区。
4. **用户与内核地址空间**:用户空间和内核空间是隔离的,用户态程序不能直接访问内核地址空间。所有进程的页目录的最后部分指向内核页目录,但在某些情况下,页目录项可能不一致,这时需要通过处理页错误(page fault)事件来同步。
5. **物理内存管理**:Linux管理空闲物理内存,提供内核物理内存分配接口,确保内存的有效利用。同时,也支持共享存储,允许多个进程共享同一块物理内存,比如在动态链接库的使用中。
6. **分页机制细节**:页目录和页表中的条目包含各种标志位,如存在位、读写位、用户/核心访问位、写通位和高速缓存禁用位,以及访问计数和修改标志,用于跟踪页的状态和控制其访问权限。
7. **内存映射区域**:Linux内存管理还包括文件映射、共享库、内核代码/数据/堆栈等不同区域的映射,确保内存的有效管理和高效利用。
这份Linux课件详细介绍了Linux内存管理的基础和核心概念,对于理解和学习Linux系统编程及内核开发具有很大的帮助。
2008-09-04 上传
2010-12-31 上传
2008-11-04 上传
2009-12-16 上传
2010-04-10 上传
2024-10-26 上传
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