本文介绍了AAR64内存管理中最重要的内容--内存转换,解释了虚拟地址是如何翻译为物理地址的,翻译表的格式,以及如何管理TLBS。
注意这里问的是为什么进程切换比线程慢,而不是问为什么进程比线程慢。当然这里的线程肯定指的是同一个进程中的线程。
先解释下一个困扰了我很久的问题:虚拟地址(vitural address)和逻辑地址(logical address)的区别。
1. 从程序的运行结果可以看出一些端倪,就是一个全局变量在地址并未改变的情况下,竟然出现了不同的值,这说明什么呢?首先一个变量肯定是只能有一个值的,但是地址只有一个,而变量的值却出现了两个,那么就必须说明一个结论,现在在内存中应该出现了两个变量了,因为一个变量是绝对不可能出现两个值的,所以我们可以推导出的结论就是内存中现在一定出现了两个全局变量global_value。
在Linux下,elf文件有三类,分别是: relocatable , shared object, executable. 见下面的例子:
作为一个技术人员,不管你日常用的是什么语言,你都应该或多或少的听过c语言。而如果你了解c,那你一定知道它有个,有时可以让你天马行空,有时又可以让你郁郁寡欢的数据类型,是的,它就是指针。
最近一直在学习内存管理,也知道MMU是管理内存的映射的逻辑IP,还知道里面有个TLB。
在 Linux 系统中,采用了虚拟内存管理技术,事实上大多数现在操作系统都是如此!在 Linux 系统中,每一个进程都在自己独立的地址空间中运行,在 32 位系统中,每个进程的逻辑地址空间均为 4GB,这 4GB 的内存空间按照 3:1 的比例进行分配,其中用户进程享有 3G 的空间,而内核独自享有剩下的 1G 空间,如下所示:
虚拟内存是一种操作系统提供的机制,用于将每个进程分配的独立的虚拟地址空间映射到实际的物理内存地址空间上。通过使用虚拟内存,操作系统可以有效地解决多个应用程序直接操作物理内存可能引发的冲突问题。
分页的管理方式出现的原因主要是为了解决分段管理方式的缺点,并提供更好的内存管理特性。分页管理的主要优点包括:
虚拟内存 我们知道,早期的计算机内存,只有物理内存,而且空间是极其有限的,每个应用或进程在使用内存时都得小心翼翼,不能覆盖别的进程的内存区。 为了避免这些问题,就提出了虚拟内存的概念,其抽象了物理内存,相当于对物理内存进行了虚拟化,保证每个进程都被赋予一块连续的,超大的(根据系统结构来定,32 位系统寻址空间为 2^32,64 位系统为 2^64)虚拟内存空间,进程可以毫无顾忌地使用内存,不用担心申请内存会和别的进程冲突,因为底层有机制帮忙处理这种冲突,能够将虚拟地址根据一个页表映射成相应的物理地址。 这种
!dd 加上!, ! dd 物理地址 专门用于显示物理地址的.
操作系统确实是比较难啃的一门课,至少我认为比计算机网络难太多了,但它的重要性就不用我多说了。
其实现实中,CPU通用寄存器的速度和主存之间存在着太大的差异。两者之间的速度大致如下关系:
我们可以通过ring3的段寄存器. 当作GDT表的下标.进行查表. 查询GDT表.
一、简单的CS历史 现代大多数计算机都是基于冯.诺伊曼提出的存储程序原理采用冯.诺伊曼架构,即由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成。
之所以这样构造是因为会使操作系统很方便的为每个应用程序构造页表,即虚拟页和物理页映射关系表
早期的CPU没有Cache,随着CPU频率的提高,主内存跟不上CPU的频率,CPU需要等待主存,所以 Cache 的出现了,它是解决CPU和内存之间的频率不匹配的问题。
面试的时候经常会被问到 malloc 的实现。从操作系统层面来说,malloc 确实是考察面试者对操作系统底层的存储管理理解的一个很好的方式,涉及到虚拟内存、分页/分段等。下面逐个细说。
进入了线程这部分内容,我们需要了解更多的知识,大体就是线程概念,线程与进程的区别和联系、线程控制、线程创建、线程终止、线程等待、线程分离、线程安全、线程同步,除此之外我们还得学习互斥量、条件变量、POSIX信号量以及读写锁,最后我们还会介绍一些关于多进程的设计模式比如单例模式等,然后还会了解一下线程池的概念!
尽管基址寄存器和变址寄存器用来创建地址空间的抽象,但是这有一个其他的问题需要解决:管理软件的膨胀(managing bloatware)。虽然内存的大小增长迅速,但是软件的大小增长的要比内存还要快。在 1980 年的时候,许多大学用一台 4 MB 的 VAX 计算机运行分时操作系统,供十几个用户同时运行。现在微软公司推荐的 64 位 Windows 8 系统至少需要 2 GB 内存,而许多多媒体的潮流则进一步推动了对内存的需求。
对于 C/C++ 来说,程序中的内存包括这几部分:栈区、堆区、静态区 等,其中各个部分功能都不相同,比如函数的栈帧位于 栈区,动态申请的空间位于 堆区,全局变量和常量位于 静态区 ,区域划分的意义是为了更好的使用和管理空间,那么 真实物理空间 也是如此划分吗?多进程运行 时,又是如何区分空间的呢?写时拷贝 机制原理是什么?本文将对这些问题进行解答
内存映射mmap是Linux内核的一个重要机制,它和虚拟内存管理以及文件IO都有直接的关系,这篇细说一下mmap的一些要点。
虚拟存储器是一种至关重要的技术,它允许程序使用比物理内存更大的地址空间。然而,虚拟地址到物理地址的转换过程带来了额外的开销。为了减少这种开销并提高系统性能,转址旁路缓存(Translation Lookaside Buffer,TLB)被广泛应用
当我们有两个目标文件时,如何将它链接起来成一个可执行文件?这个过程发生了什么?这基本上就是链接的核心内容:静态链接。 我们以使用下面源文件“a.c”和“b.c"作为例子展开分析: /*a.c*/ extern int shared; int main() { int a=100; swap(&a, &shared); } /*b.c*/ int shared = 1; void swap(int *a, int *b) { *a ^= *b ^= *a ^= *b; } 我们首先将
常见的内存分配函数有malloc,mmap等,但大家有没有想过,这些函数在内核中是怎么实现的?换句话说,Linux内核的内存管理是怎么实现的?
一、内存管理架构 二、虚拟地址空间布局架构 三、物理内存体系架构 四、内存结构 五、内存模型 六、虚拟地址和物理地址的转换 七、内存映射原理分析 一、内存管理架构 内存管理子系统架构可以分为:用户空间、内核空间及硬件部分3个层面,具体结构如下所示:1、用户空间:应用程序使用malloc()申请内存资源/free()释放内存资源。2、内核空间:内核总是驻留在内存中,是操作系统的一部分。内核空间为内核保留,不允许应用程序读写该区域的内容或直接调用内核代码定义的函数。3、硬件:处理器包含一个内存管理单元(Memo
快表其实是 TLB,是 CPU 封装在芯片里的一个东西,这个概念我在这篇也有讲到:真棒!20 张图揭开内存管理的迷雾,瞬间豁然开朗
昨天下午,旁边的同事在学习Linux系统中的虚拟地址映射(经典书籍《程序员的自我修养-链接、装载与库》),在看到6.4章节的时候,对于一个可执行的ELF文件中,虚拟地址的值百思不得其解!
Kmalloc分配的是连续的物理地址空间。如果需要连续的物理页,可以使用此函数,这是内核中内存分配的常用方式,也是大多数情况下应该使用的内存分配方式。
点击上方“芋道源码”,选择“设为星标” 管她前浪,还是后浪? 能浪的浪,才是好浪! 每天 10:33 更新文章,每天掉亿点点头发... 源码精品专栏 原创 | Java 2021 超神之路,很肝~ 中文详细注释的开源项目 RPC 框架 Dubbo 源码解析 网络应用框架 Netty 源码解析 消息中间件 RocketMQ 源码解析 数据库中间件 Sharding-JDBC 和 MyCAT 源码解析 作业调度中间件 Elastic-Job 源码解析 分布式事务中间件 TCC-Transaction
其中 virtual 居然直接 指向物理页面的起始地址,不是单单根据图推断的,文章内容也是这么描述的
CPU 在这里生成的物理地址为 4,把地址发送给内存,然后内存从该地址获取其中保存的字,最后将其发送回 CPU。
应用程序和驱动程序之间传递数据时,可以通过read、write函数进行。这涉及在用户态buffer和内核态buffer之间传数据,如下图所示:
计算机是用来执行简单任务的复杂机器:比如 上网、文本编辑、网页服务、视频游戏……,还可以对数据进行操作,图片 音乐 文本 数据库……
最近在工作中遇到一个mmap使用相关的问题,造成了一定的困惑,于是花了些时间补了下 mmap的功课,在这里分享给大家,错误和不足之处大家多指教。
因此,现代计算机系统通常把各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器按照一定的体系组成多层结构,以解决存储器容量、存取速度和价格之间的矛盾。
根据前面所述,可执行文件的type=LOAD的segment才会被装载,但是并不会把所有的data和code都加载到内存,因为这样浪费空间也没有必要;装载的时候是按照page(默认为4KB,也就是0x1000)对齐的方式进行加载,加载之后,程序运行时所访问的地址仍然是虚拟地址,这个虚拟地址就是前文所述的“内存虚拟地址”,而 加载之后的数据毕竟是存在于“物理内存”中的,所以这个“内存虚拟地址”和“物理内存地址”之间需要有一个转换,而这个转换工作是“MMU”物理部件来完成的;MMU物理部件管理“内存虚拟地址”到“物理内存地址”的映射;
虚拟内存就是在你电脑的物理内存不够用时把一部分硬盘空间作为内存来使用,这部分硬盘空间就叫作虚拟内存。
链接与装载是一个比较晦涩的话题,大家往往容易陷入复杂的细节中而难以看清问题的本来面目。从本质上讲各个系统的编译、链接、装载过程都是大同小异的,或许可以用一种更抽象的形式来理解这些过程,梳理清楚宏观的来龙去脉有利于对特定系统进行深入学习。
VMM Virtual Memory Management是所有操作系统都要解决的问题,也是非常硬件相关的问题,必须从硬件CPU的地址管理开始谈起。我们先了解一些术语:
本章我们从硬件底层开始,首先研究TLB机制以及如何设置。在此基础上分别研究裸机程序和操作系统下内存管理机制。
你的电脑上或许此时插着一根 8G 的内存条,你经常在使用它,但你有没有想过操作系统是如何管理内存的?如果让你来分配使用,你是否会想着:给正在运行的游戏分配其中的 4G,给我的视频软件分配 2G,给音乐软件分配 1G,分配各自独立,互不干扰。但当我的游戏需要更多的内存的时候,是否我的视频就无法播放了呢?
mmap是linux操作系统提供给用户空间调用的内存映射函数,很多人仅仅只是知道可以通过mmap完成进程间的内存共享和减少用户态到内核态的数据拷贝次数,但是并没有深入理解mmap在操作系统内部是如何实现的,原理是什么。
如果采用可变分区进行管理,我们需要使用空闲分区表或者空闲分区链表的方式来记录当前内存中各个空闲分区块。
个人名言:“同一条河里淹死两次的人,是傻子,淹死三次及三次以上的人是超人”。经历过上次悲催的面试,决定沉下心来,好好的补充一下基础知识点。本文是这一系列第一篇:进程间通讯之mmap。
在用户的视角里,每个进程都有自己独立的地址空间,A进程的4GB和B进程4GB是完全独立不相关的,他们看到的都是操作系统虚拟出来的地址空间。但是呢,虚拟地址最终还是要落在实际内存的物理地址上进行操作的。操作系统就会通过页表的机制来实现进程的虚拟地址到物理地址的翻译工作。其中每一页的大小都是固定的。这一段我不想介绍的太过于详细,对这个概念不熟悉的同学回去翻一下操作系统的教材。
(本文发表于1月份)最近Windows和Linux都发送了重大安全更新,为防范这个尚未完全公开的问题,在最坏的情况下,它可能会导致性能下降多达一半。
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