Linux0.11内核如何在保护模式下管理内存

"Linux0.11内存管理" 在Linux 0.11版本中，内存管理是操作系统核心功能的一部分，它涉及到如何有效地分配、使用和回收物理内存资源。在386保护模式下，内存管理变得复杂，因为硬件提供了虚拟地址映射机制，以增强系统安全性和防止用户程序直接访问物理内存。为了实现对物理内存的有效管理，Linux 0.11必须能够绕过这一映射机制，至少在内核级别上直接操作物理地址。 在保护模式下，CPU使用页目录表和页表来将线性地址映射到物理地址。线性地址是由程序提供的，而物理地址是实际内存单元的地址。Linux 0.11通过一种巧妙的方法来实现内核线性地址与物理地址的直接对应：在初始化阶段，设置页目录表和页表，使得内核使用的线性地址直接对应到相应的物理地址。 在进入保护模式前，Linux 0.11会初始化这四个页表（每个页表管理4MB内存），它们分别位于物理地址pg0、pg1、pg2和pg3。同时，页目录表(_pg_dir)放置在物理地址0x0000。初始化过程中，会用5个页面（每页1024字节）来存储这些表，以覆盖16MB物理内存的情况。这是因为当时的系统通常只有16MB内存，且只考虑了4GB的线性地址空间。 在代码层面，关键步骤位于`setup_paging`函数中，它会清零这5个页面，然后设置页目录表和页表的条目，确保内核线性地址与物理地址一致。这样，内核在访问0x00001000这样的线性地址时，实际上是在访问物理地址0x00001000。 通过这种方式，Linux 0.11内核能够直接访问和管理物理内存，同时利用保护模式带来的安全特性。这种内存管理机制虽然简单，但为后来更复杂的内存管理系统奠定了基础，例如分页和分段机制的结合，以及内存分配算法的优化，如伙伴系统和slab分配器等。在后续的Linux版本中，内存管理变得更加复杂和高效，以适应更大内存和更多用户进程的需求。