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x86保护模式下的内存分段地址映射

阅读此文,先熟悉x86体系早期的实模式下的内存分段地址映射。...正是由于在实模式下直接对物理内存进行读写,非常不安全,所以诞生了新的内存分段映射方式,其目的就是对物理内存进行保护,而对内存进行保护需要注意的是一下三点: 1.内存的起始地址。...此前的分段地址映射的模式已经不再适用,但是Intel x86的CPU为了能够保证整个体系向前兼容的能力,所以它并不能删除80386之前已有的CPU内部寄存器,如段寄存器CS,DS,SS。...保护模式下内存分段地址映射的模式:段描述符+段表。 其中段表是由段表项组成的,那么有多少个段表项?,段表项具体描述了什么信息?,每个段表项有多大字节?,段表的起始地址在哪里存放?...x86保护模式下内存分段和内存分页的地址映射的工作流程: 1.通过段寄存右移三位,获得在段表中的下标。 2.根据段寄存的TI判断使用GTRD或LDTR。

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x86体系早期的实模式下的内存分段地址映射

可寻址空间大小为2^20=1M,但是由于数据总线仅仅支持16位,而由CPU法出的地址却是20位,为了使得地址位数为16。...8086进行了这样的规定:物理内存的地址必须是16的倍数,也就是说经过分段,段大小在这个区间[16, 2^16=64k]。...这样做的好处是,地址是16的倍数意味着地址的二进制形式其第四位是0,这样一来,多余的4位0可以不用表示,那么就可以用16位的数据总线来传输20位的物理内存地址。...实模式内存分段的管理:由于段寄存器都是16位的,在实际由CPU发出的地址是类似这样的,DS<<4 + IP = 物理地址, 通过这样的方式进行物理内存的访问。...其中,DS<<4也称之为段基址,IP为偏移量,偏移地址,逻辑地址(它表示的在内存的一个段上的偏移量)。

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体系结构及内存分配

两者的映射关系是由操作系统去协调 逻辑地址 是如何 对应到 物理地址的 ?...(也就是逻辑地址的内存内容) 内存管理单元(MMU)查询逻辑映射表 寻找在逻辑地址和物理地址之间的映射是否存在。...控制器通过总线向主存发送在物理地址的内存内容的请求 确保访问的内存地址合法 通过下面的步骤进行检查 连续内存分配 内存的碎片问题 空闲内存不能被利用 外部碎片 ( 在分配单元之间的使用内存) 内部碎片...软件方案 硬件方案 两种硬件方案: 分段机制 分页机制 分段机制 程序的分段地址空间 在程序中会有来自不同文件的函数 ; 在程序执行时, 不同的数据也有不同的字段, 比如 : 堆 / 栈 / .bss.../ .data 等 分段 : 更好的分离和共享 程序的分段地址空间如下图所示 : 分段寻址方案 逻辑地址空间连续,但是物理地址空间不连续,使用映射机制进行关联.

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QQ会员2018春节红包抵扣券项目实践与总结

支持按礼包核销钱包侧数据  用户刷到红包在钱包侧状态为“未领取”状态,用户点击领取即可进入“已领取”状态,进入引导用户“去使用”,在用户全部使用礼包内部抵扣券之前,状态都会停了在“使用”的状态,直到全部核销使用为止...4.5 快速失败 公众号消息服务快速失败  用户每成功领取一个红包都需要收到公众号消息,发送公众号消息成为领红包路径的必要事件点,在公众号消息系统部分机器故障时如果不快速失败将会降低红包整体发货性能...分段压测、全链路压测 与钱包后台侧压测性能达到预估要求5w/s 米大师抵扣券发货性能峰值通过几轮压测最终可达1.3w/s 查券接口可达3.5k/s 项目上线之后除了参与多轮红包演练外还执行了分段压测,...之所以需要分段压测是因为在服务上线之后,依赖的链路中存在部分系统完成扩容、部分系统升级,所以前期很可能不具备全链路压测的条件,如果贸然执行全链路压测,很可能会导致部分依赖服务过载无法提供正常的业务服务...,如CMEM bid地址、服务L5、开关配置,在需要定位时快速执行,减少查找信息的时间

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SIGSEGV:Linux 容器中的分段错误(退出代码 139)

这简化了故障排除并使进程更具弹性,因为它们被彼此隔离开来了。 当进程尝试使用 MMU 未分配给它的内存地址时,会发生 SIGSEGV 信号或分段错误。...这可能由于三个常见原因而发生: 编码错误:如果进程正确初始化,或者如果它试图通过指向先前释放的内存的指针访问内存,则可能发生分段冲突。这将导致在特定情况下特定进程或二进制文件中的分段错误。...例如,该程序可以收集堆栈跟踪信息,其中包含处理器寄存器值和分段错误中涉及的内存地址等信息。...SIGSEGV 故障排除 在对分段错误进行故障排除或测试程序以避免这些错误时,可能需要故意引发分段违规以调查其影响。...排查 Kubernetes 中常见的分段故障 SIGSEGV 故障与 Kubernetes 用户和管理员高度相关。容器由于分段违规而失败是很常见的。

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图文详解: 操作系统之内存管理 ( 内存模型,虚拟内存,MMU, TLB,页面置换算法,分段等)

这些页被映射到物理内存,但不需要映射到连续的物理内存,也不需要所有页都必须在物理内存中。 当程序引用到不在物理内存中的页时,由硬件执行必要的映射,将缺失的部分装入物理内存并重新执行失败的指令。...最近最久使用 LRU, Least Recently Used 虽然无法知道将来要使用的页面情况,但是可以知道过去使用页面的情况。LRU 将最近最久使用的页面换出。...分段 虚拟内存采用的是分页技术,也就是将地址空间划分成固定大小的页,每一页再与内存进行映射。...段页式 程序的地址空间划分成多个拥有独立地址空间的段,每个段上的地址空间划分成大小相同的页。这样既拥有分段系统的共享和保护,又拥有分页系统的虚拟内存功能。...分页与分段的比较 对程序员的透明性:分页透明,但是分段需要程序员显式划分每个段。 地址空间的维度:分页是一维地址空间,分段是二维的。 大小是否可以改变:页的大小不可变,段的大小可以动态改变。

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Linux虚拟地址空间布局

这并不意味着内核使用那么多物理内存,仅表示它可支配这部分地址空间,根据需要将其映射到物理内存。 虚拟地址通过页表(Page Table)映射到物理内存,页表由操作系统维护并被处理器引用。...其中,用户地址空间中的蓝色条带对应于映射到物理内存的不同内存段,灰白区域表示映射的部分。这些段只是简单的内存地址范围,与Intel处理器的段没有关系。...用户进程部分分段存储内容如下表所示(按地址递减顺序): 名称 存储内容 栈 局部变量、函数参数、返回地址等 堆 动态分配的内存 BSS段 初始化或初值为0的全局变量和静态局部变量 数据段 已初始化且初值非...BSS段、数据段和代码段是可执行程序编译时的分段,运行时还需要栈和堆。 以下详细介绍各个分段的含义。 1 内核空间 内核总是驻留在内存中,是操作系统的一部分。...2) 当程序读取数据段的数据时,系统会出发缺页故障,从而分配相应的物理内存;当程序读取BSS段的数据时,内核会将其转到一个全零页面,不会发生缺页故障,也不会为其分配相应的物理内存。

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Linux 内存管理

在linux内核,虚拟地址是3G-4G这段地址,它与物理地址通过页表来映射,逻辑地址是指3G-3G+main_memory_size这段虚拟地址,它与物理地址映射是线性的,当然也可以通过页表映射。...分段机制下CPU寻址是二维的地址即,段地址:偏移地址,CPU不可能认识二维地址,因此需要转化成一维地址即,段地址*16+偏移地址,这样得到的地址便是线性地址(在开启分页机制的情况下也是物理地址)。...实地址模式与8086 完全兼容 . 它的  寻址范围是1 MB的地址空间. 分段功能受到限制 .不能区分 特权级 . 当然分页机制也不能启用 。 在虚地址模式下. 分段机  制得到加强 ....当需要访问装入的页面时 . 系统产生一个缺页中断 , 把需要的页读入 物理内存。  图2        Linux采用两级页表结构—— 页目录表和页表实现地址 映射....当系统中产生页面故障时.如果虚拟内存地址有效.则产生错误的原因有如下两种:          虚拟内存地址对应的物理页不在内存中。

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操作系统笔记:内存虚拟化

分段 为了解决连续内存的浪费问题,操作系统引入了分段。 具体来说,在 MMU 中引入不止一个基址和界限寄存器对,而是给地址空间内的每个逻辑段一对。...分段机制使得操作系统能够将不同的段放入不同的物理内存区域,从而避免了虚拟地址空间中的使用部分占用物理内存。...空闲空间被分割成不同大小的小块,成为碎片,后续的请求可能会失败,因为没有一块足够大的连续空闲空间,即使这时总的空闲空间超出了请求的大小。...(PFN) 与原来虚拟地址中的偏移量组合成期望的物理地址; 如果没有 (TLB 命中),在不同的系统中表现不一样: 硬件管理 TLB (旧体系结构,如 x86):发生命中时,硬件会遍历页表,找到正确的页表项...下一次重新访问 TLB 还是命中,然而这次因为页在内存中,因此会将页表中的地址更新到 TLB 中。 最后的重试操作会在 TLB 中找到转换映射,从已转换的内存物理地址,获取所需的数据或指令。

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系统内存管理:虚拟内存、内存分段与分页、页表缓存TLB以及Linux内存管理

内存分段分段机制下,虚拟地址由两部分组成:段选择子和段内偏移量。段选择子是一个索引,用于指定要访问的段的起始地址和长度。段内偏移量则表示在该段内的具体位置。...虚拟地址与物理地址之间通过页表来映射,如下图:由于内存空间事先划分为固定大小的页,不会像分段机制那样产生碎片。当释放内存时,以页为单位进行释放,避免了无法利用的小内存块。...这样一级页表覆盖整个4GB的虚拟地址空间,而对于使用的页表项,不会创建对应的二级页表,只在需要时才创建。...如下图所示:换个角度来看,大多数程序使用到整个4GB的虚拟地址空间,因此部分页表项是空的,没有分配实际的内存空间。...在物理内存紧张的情况下,操作系统会将最近一段时间访问的页表换出到硬盘,从而释放物理内存。使用二级分页,一级页表只需要覆盖整个4GB的虚拟地址空间,而使用的页表项不需要创建对应的二级页表。

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真棒! 20 张图揭开内存管理的迷雾,瞬间豁然开朗

分段机制下,虚拟地址和物理地址是如何映射的? 分段机制下的虚拟地址由两部分组成,段选择子和段内偏移量。 ? 内存分段-寻址的方式 段选择子就保存在段寄存器里面。...在上面了,知道了虚拟地址是通过段表与物理地址进行映射的,分段机制会把程序的虚拟地址分成 4 个段,每个段在段表中有一个项,在这一项找到段的基地址,再加上偏移量,于是就能找到物理内存中的地址,如下图: ?...每个进程都有 4GB 的虚拟地址空间,而显然对于大多数程序来说,其使用到的空间远未达到 4GB,因为会存在部分对应的页表项都是空的,根本没有分配,对于已分配的页表项,如果存在最近一定时间访问的页表,在物理内存紧张的情况下...虚拟内存空间划分 通过这张图你可以看到,用户空间内存,从低到高分别是 7 种不同的内存段: 程序文件段,包括二进制可执行代码; 已初始化数据段,包括静态常量; 初始化数据段,包括初始化的静态变量;...那既然有了虚拟地址空间,那必然要把虚拟地址映射」到物理地址,这个事情通常由操作系统来维护。 那么对于虚拟地址与物理地址映射关系,可以有分段和分页的方式,同时两者结合都是可以的。

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浅谈内存管理中的分页和分段

以32位操作系统经为例,每个进程都可以拥有4G的寻址空间,当进程需要内存时候,通过转换技术和虚拟地址进行关联。MMU通过分页的机制,提供进程的虚拟地址到物理地址映射方法。...进程的虚拟地址就是在段中的偏移量;线性地址就是在某个段中基地址+偏移地址得出的地址;在x86中MMU提供了分页机制,如果开启,那么线性地址就是物理地址;反之需要经过分页机制换算后,线性地址才能转为物理地址...MMU对于内存的管理主要是分段和分页,CPU把生成的逻辑地址交给MMU内的分段单元,分段单元为每个逻辑地址生成一个线性地址,然后再将线性地址交给MMU的分页单元,最终生成物理内存的地址。...32位或者64位系统的逻辑地址中,经过分段单元,把逻辑地址转换为线性地址,在由分页单元,根据这个地址去查找对应多级页目录,根据页目录查找页表,最终得到物理地址。...页表 虚拟地址和物理地址映射关系

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技术分享 | 浅谈一下大页

大页的产生:大多数操作系统采用了分段或分页的方式进行管理。分段是粗粒度的管理方式,而分页则是细粒度管理方式,分页方式可以避免内存空间的浪费。相应地,也就存在内存的物理地址与虚拟地址的概念。...通过前面这两种方式,CPU必须把虚拟地址转换程物理内存地址才能真正访问内存。为了提高这个转换效率,CPU会缓存最近的虚拟内存地址和物理内存地址映射关系,并保存在一个由CPU维护的映射表中。...为了尽量提高内存的访问速度,需要在映射表中保存尽量多的映射关系。...通常情况下,Linux默认情况下每页是4K,这就意味着如果物理内存很大,则映射表的条目将会非常多,会影响CPU的检索效率。因为内存大小是固定的,为了减少映射表的条目,可采取的办法只有增加页的尺寸。...2.4、使用 HugePages 注意事项:如果调整 HugePages ,可能会引发下面的问题:数据库性能低下;出现内存不足或者过度使用交换空间;数据库实例不能被启动;关键性系统服务故障;2.5、使用情况与配置查看

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【共识算法】-“PBFT的实现”

并全部签名验证通过,则可以把消息存入到本地,并向客户端返回reply消息 准备工具:cmd (后续要改底层,建议安装go相关编译工具) 打开三个客户端,按如下操作: (1)若已存链码,找到相关的路径,如图: 若存链码输入如下...N0 pbft.exe client N1 pbft.exe client N2 pbft.exe client N3 如图: (4)测试节点同步信息,几个阶段同步信息: (5)关闭一个节点(代表故障...、恶意节点),测试信息是否能继续同步 (6)关闭两个节点,测试信息同步: 关闭两个节点后,故障节点已经超出了pbft的允许数量,消息进行到Prepare阶段由于接收不到满足数量的信息,固系统不再进行...nodeCount = 4 //客户端的监听地址 var clientAddr = "127.0.0.1:8888" //节点池,主要用来存储监听地址 var nodeTable map[string...= nil { log.Panic(err) } fmt.Printf("节点开启监听,地址:%s\n", p.node.addr) defer listen.Close()

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《现代操作系统》——内存管理

每一页地址范围都是连续的 这些页都会被映射到物理内存,但并非所有页必须在内存中才能运行程序(下面介绍) 当程序引用到在物理内存中的地址空间时,由硬件执行映射 当程序引用到不再物理内存中的地址空间时,由操作系统负责将确实的部分装入物理内存并重新执行失败的指令...MMU内部原理 我们已经知道MMU通常是作为一个单独的芯片,其作用是把虚拟地址映射为物理内存地址。这里简单介绍下MMU把虚拟地址映射为物理地址的内部原理。...任何分页系统的实现都要老驴2个问题: 虚拟地址到物理地址映射必须非常快 虚拟地址空间很大,那么页表也会很大 综上两条,对大而快速的页映射的需求成为构建计算机的重要约束。...最近使用页面置换算法 最近使用页面置换算法叫做NRU(Not Recently Used)算法 NRU算法根据R位和M位的算法把页面分为4类(编号分别为0、1、2、3)。...内存管理之分段 分段的好处: 在一维地址空间中(无分段),当有多个动态增加的表时,一个表的增加可能会与另一个表发生碰撞 简化对长度经常变化的数据结构的管理 有助于在几个进程之间共享过程和数据,比如共享库

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想和你聊聊操作系统的内存管理

cpu取指令取的是该指令的虚拟地址,由MMU翻译为物理地址 这个读物理地址的请求将通过总线,传送到相应的物理内存中,然后物理内存把该指令发送给CPU 分段 “MMU将虚拟地址翻译为物理地址主要有两种机制...:分段和分页 分段机制 操作系统以“段”(一段连续的物理内存)的形式管理/分配物理内存 应用程序的虚拟地址空间由若干个大小不同的段组成:代码段、数据段等等 当CPU访问虚拟地址中的某一个段的时候,MMU...,即虚拟页和物理页映射关系表 在分页机制下,应用程序虚拟地址空间中的任意虚拟页可以被映射到物理内存中的任意物理页上,可以避免外部碎片的问题 分页机制下的虚拟地址也由两部分组成:虚拟页号: 页内偏移量:...如果在TLB中找到则称为TLB命中 没有找到则称之为TLB命中 ? “有了TLB之后,查询就变成了 1....操作系统把V写到磁盘上 并且在A的页表中除去虚拟页K和物理页V的映射,同时记录物理页V被换到磁盘上的对应的位置 以上这两部被称为物理页V的换出 缺页异常 “缺页异常是换页机制能够工作的前提,当应用程序访问已经分配但是映射至物理内存的虚拟页时

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MIT 6.S081 Lab Ten -- mmap

您可以假设addr始终为零,这意味着内核应该决定映射文件的虚拟地址。mmap返回该地址,如果失败则返回0xffffffffffffffff。length是要映射的字节数;它可能与文件的长度不同。...实现mmap:在进程的地址空间中找到一个使用的区域来映射文件,并将VMA添加到进程的映射区域表中。...如果映射的页面已被修改,并且文件已映射到MAP_SHARED,请将页面写回该文件。查看filewrite以获得灵感。 理想情况下,您的实现将只写回程序实际修改的MAP_SHARED页面。...= 0){ // ok } else if(cause == 13 || cause == 15) { #ifdef LAB_MMAP // 读取产生页面故障的虚拟地址,并判断是否位于有效区间...* @param cause 页面故障原因 * @return 0成功,-1失败 */ int mmap_handler(int va, int cause) { int i; struct

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Linux 内存管理初探

3、内存地址——MMU 地址转换 MMU 是一种硬件电路,它包含两个部件,一个是分段部件,一个是分页部件 分段机制把一个逻辑地址转换为线性地址 分页机制把一个线性地址转换为物理地址 ?...4、内存地址——分段机制 1) 段选择符 为了方便快速检索段选择符,处理器提供了 6 个分段寄存器来缓存段选择符,它们是: cs,ss,ds,es,fs 和 gs 段的基地址(Base Address)...:在线性地址空间中段的起始地址 段的界限(Limit):在虚拟地址空间中,段内可以使用的最大偏移量 2) 分段实现 逻辑地址的段寄存器中的值提供段描述符,然后从段描述符中得到段基址和段界限,然后加上逻辑地址的偏移量...5、内存地址——分页机制(32 位) 分页机制是在分段机制之后进行的,它进一步将线性地址转换为物理地址 10 位页目录,10 位页表项, 12 位页偏移地址 单页的大小为 4KB ?...TEXT:代码段可执行代码、字符串字面值、只读变量 DATA:数据段,映射程序中已经初始化的全局变量 BSS 段:存放程序中初始化的全局变量 HEAP:运行时的堆,在程序运行中使用 malloc 申请的内存区域

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