Linux 0.11内存管理：页目录与页表结构详解

本文档深入探讨了Linux 0.11版本的内存管理机制，特别是页目录项和页表项的结构，以及内存布局和初始化的过程。Linux 0.11采用基于分页的内存管理模式，将内存分为几个关键区域： 1. **内存管理概述**： - Linux 0.11将内存分为内核区、缓冲区、虚拟盘（可选）和主内存区，每个区域都有特定的功能。 - 内核区存放内核代码，需要常驻内存，独立于普通进程； - 缓冲区用于文件系统，提供文件操作的缓存； - 虚拟盘区域可能包含虚拟设备驱动，但不是必须的； - 主内存区是用户进程可用的内存，由操作系统负责管理和分配。 2. **内存布局与初始化**： - 内存初始化通过`init/main.c`中的代码进行，例如定义`EXT_MEM_K`来获取扩展内存大小，并根据内存实际大小计算`memory_end`。 - 物理内存的大小计算中，忽略了小于4KB的部分，以简化页数计算，并且对超过16MB的内存进行特殊处理，如设置缓冲区大小。 3. **页目录项和页表项**： - 页目录项(Pages Directory Entry, PDE)和页表项(Page Table Entry, PTE)用于存储虚拟地址到物理地址的映射信息。 - PDE的“存在标志”（P）用于指示地址是否有效，1表示有效，0表示无效； - “R/W”位决定访问权限，1表示可读写，0表示只读或可执行（仅对超级用户有效）； - “U/S”位区分用户和超级用户访问权限； - “已访问”（A）和“修改”（D）标志记录了页面的访问和修改状态，用于页面替换策略。 4. **核心代码分析**： - `mm/memory.c`和`mm/page.s`是内存管理的主要代码模块，涉及到内存分配、页面替换等核心功能。 - 进程与内存管理的交互在`kernel/fork.c`和`lib/malloc.c`中体现，如进程创建和内存分配过程。 通过学习这些内容，开发者可以更好地理解Linux 0.11内存管理的工作原理，包括如何利用页目录项和页表项管理内存，以及内存布局和初始化的细节。这对于理解和优化现代操作系统内存管理有着重要的参考价值。