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Linux内核虚拟内存管理之匿名映射缺页异常分析

作者简介 韩传华,就职于南京大鱼半导体有限公司,主要从事linux相关系统软件开发工作,负责Soc芯片BringUp及系统软件开发,乐于分享喜欢学习,喜欢专研Linux内核源代码。...注:本文使用linux-5.0内核源代码。文章分为以下几节内容: 1.匿名映射缺页异常的触发情况 2.0页是什么?为什么使用0页?...与匿名页相对应的是文件页,文件页我们应该很好理解,就是映射文件的页,如:通过mmap映射文件到虚拟内存然后读文件数据,进程的代码数据段等,这些页有后备缓存也就是块设备上的文件,而匿名页就是没有关联到文件的页...2.当我们应用程序使用mmap来创建匿名的内存映射的时候,页同样只是分配了虚拟内存,并没有分配物理内存,第一次去访问的时候才会通过触发缺页异常来分配物理页建立和虚拟页的映射关系。...四,应用层实验 实验1:主要体验下内核的按需分配页策略!

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Linux虚拟内存管理

Linux的内存管理分为 虚拟内存管理 和 物理内存管理,本文主要介绍 虚拟内存管理 的原理和实现。在介绍 虚拟内存管理 前,首先介绍一下 x86 CPU 内存寻址的具体过程。...虚拟内存地址管理 应用程序使用 malloc() 函数向Linux内核申请内存时,Linux内核会返回可用的虚拟内存地址给应用程序。...每个进程都可以使用4GB的虚拟内存地址,所以Linux内核需要为每个进程管理这4GB的虚拟内存地址。例如记录哪些虚拟内存地址是空闲的可以分配的,哪些虚拟内存地址已经被占用了。...而Linux内核使用 vm_area_struct 结构进行管理,定义如下: struct vm_area_struct { struct mm_struct * vm_mm; /* VM...为了加速查找虚拟内存区,Linux内核还为 vm_area_struct 结构构建了一个 AVL树(新版本为红黑树),有兴趣的可以查阅源码或相关资料。

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Linux虚拟内存管理

摘要--本文旨在深入探讨Linux操作系统的虚拟内存管理机制。我们将从基本概念开始,逐步深入到内核级别的实现细节。为了达到这个目标,本文将结合理论讨论和实际的代码分析。...我们希望通过这种方式,使读者对Linux虚拟内存管理有更深入的理解。一、虚拟内存的基本概念在现代操作系统中,虚拟内存是一个非常重要的概念。...此外,虚拟内存还允许物理内存的超量使用,即所谓的“内存过量承诺”,这使得我们可以运行比物理内存还要大的程序。Linux操作系统采用了一种称为“分页”的技术来实现虚拟内存。...二、Linux虚拟内存管理的实现在Linux内核中,虚拟内存的管理主要涉及以下几个部分:页表管理、页面分配与回收、页面置换算法以及内存映射。1....在Linux内核中,页表的实现是非常复杂的。为了方便管理,内核使用了一种称为“页全局目录”(Page Global Directory, PGD)的数据结构来存储页表。

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Linux 内核Linux 内核特性 ( 组织形式 | 进程调度 | 内核线程 | 多平台虚拟内存管理 | 虚拟文件系统 | 内核模块机制 | 定制系统调用 | 网络模块架构 )

文章目录 一、Linux 内核特性 1、Linux 内核组织形式 2、Linux 进程调度 3、Linux 内核线程 4、Linux 内核多平台虚拟内存管理 5、Linux 虚拟文件系统 6、Linux...内核模块机制 7、Linux 定制系统调用 8、Linux 网络模块架构 一、Linux 内核特性 ---- 1、Linux 内核组织形式 Linux 内核组织形式 : 整体式结构 ; Linux 内核...; 内核线程 在 后台运行 , 不需要与 命令行终端结合 ; 4、Linux 内核多平台虚拟内存管理 Linux 内核支持 多平台 虚拟内存管理 , 内存管理 与 硬件平台 相关性很高 , 不同的硬件平台..., 使用的内存管理方式是不同的 , Linux 内核为了保证 内存管理 的通用性 , 同时还要 兼容不同的硬件平台 , Linux 内核提供了 虚拟内存管理 机制 , 提供 统一的内存管理接口 , 可以将...; 移除设备后 , 也可以动态卸载内核模块 ; 在之前的博客 【Linux 内核】编译 Linux 内核 ⑦ ( 安装内核模块 | 安装内核 | 重启系统 | 查看当前内核版本 ) 中 , 编译完内核之后

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linux 虚拟内存的作用?

虚拟内存可以用来管理物理内存,进程直接和虚拟内存进行打交道而不是物理内存,为什么这样设计? 什么是虚拟内存?...虚拟内存的作用 利用磁盘起到的缓存的作用,提高进程访问磁盘的速度。 虚拟内存可以为进程提供独立的内存空间,并通过动态链接库共享内存。...通过增加虚拟内存,避免了程序直接访问任意内存,修改了其他程序使用的数据导致程序崩溃,虚拟内存可以将不同进程使用的虚拟地址彼此隔离。...目前linux系统,采用四层页表结构页表结构,每个9位,最低12位作为偏移量。...总 虚拟内存可以结合磁盘和物理内存的优势为进程提供看起来速度足够快并且容量足够大的存储; 虚拟内存可以为进程提供独立的内存空间并引入多层的页表结构将虚拟内存翻译成物理内存,进程之间可以共享物理内存减少开销

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Linux 内核Linux 内核源码结构 ( 下载 Linux 内核源码 | 使用 VSCode 阅读 Linux 内核源码 )

文章目录 一、下载 Linux 内核源码 二、使用 VSCode 阅读 Linux 内核源码 一、下载 Linux 内核源码 ---- 参考 【Linux 内核】编译 Linux 内核 ① ( 下载指定版本的...Linux 内核源码 | Linux 内核版本号含义 | 主版本号 | 次版本号 | 小版本号 | 稳定版本 ) 博客 , 下载 Linux 5.6.18 版本的内核源码 ; 5.x 内核源码下载地址...: https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/ Linux 内核 5.6.18 版本 : https://mirrors.edge.kernel.org...参考 【错误记录】解压 Linux 内核报错 ( Can not create symbolic link : 客户端没有所需的特权 | Windows 中配置 7z 命令行执行解压操作 ) 博客 ;...不同版本的 Linux 内核 区别 : 系统调用 : 其系统调用是相同的 , 新的版本可能会增加新的系统调用 ; 设备文件 : 各内核版本的设备文件都是相同的 , 但是 内部接口 可能不同 ; 二、使用

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理解 Linux虚拟内存

前不久组内又有一次我比较期待的分享:“Linux虚拟内存”。是某天晚上加班时,我们讨论虚拟内存的概念时,leader 发现几位同事对虚拟内存认识不清后,特意给这位同学挑选的主题。...内核设计与实现》,而且去年自己用 C 写简单的服务器时,也追根究底了解了更多的系统底层知识。...多亏了这些知识,让我对应用层的知识更有掌控感,也在上次排查问题时(从应用到内核查接口超时)助了我一臂之力。...以上情况是页表内存在虚拟地址到物理地址的映射,而如果进程访问的物理地址还没有被分配,系统则会产生一个缺页中断,在中断处理时,系统切到内核态为进程虚拟地址分配物理地址。...常用管理命令 我们也可以自己来管理 Linux虚拟内存

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Linux 内核Linux 内核源码结构 ( 下载 Linux 内核源码 | 使用 VSCode 阅读 Linux 内核源码 )

文章目录 一、下载 Linux 内核源码 二、使用 VSCode 阅读 Linux 内核源码 一、下载 Linux 内核源码 ---- 参考 【Linux 内核】编译 Linux 内核 ① ( 下载指定版本的...Linux 内核源码 | Linux 内核版本号含义 | 主版本号 | 次版本号 | 小版本号 | 稳定版本 ) 博客 , 下载 Linux 5.6.18 版本的内核源码 ; 5.x 内核源码下载地址...: https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/ Linux 内核 5.6.18 版本 : https://mirrors.edge.kernel.org...不同版本的 Linux 内核 区别 : 系统调用 : 其系统调用是相同的 , 新的版本可能会增加新的系统调用 ; 设备文件 : 各内核版本的设备文件都是相同的 , 但是 内部接口 可能不同 ; 二、使用...按钮 , 此时就可以在 VSCode 中阅读 Linux 内核源码 ;

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linux内核编程_linux内核是什么

内核——操作系统的内在核心 设备驱动程序 启动引导程序 命令行shell 其他种类的用户界面—-操作系统的外在表象 基本的文件管理工具和系统工具 Linux内核的组成 Linux内核源代码目录结构是什么...当CPU提供内存管理单元(MMU)时,Linux 内存管理完成为每个进程进行虚拟内存到物理内存的转换。 进程的地址空间时怎样划分的?...Makefile:分布在Linux 内核源代码中的Makefile,定义Linux 内核的编译规则。 配置文件(Kconfig):给用户提供配置选择的功能。...记录哪些部分被编译入内核、哪些部分被编译为内核模块。 在Linux 内核中增加程序需要完成哪些工作? 将编写的源代码复制到Linux 内核源代码的相应目录。...次引导加载程序加载Linux内核和可选的初始RAM 磁盘,将控制权交给Linux内核源代码。 运行被加载的内核,并启动用户空间应用程序。

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LINUX内核

一、Linux内核2.6特点: 1.新的调度器 2.内核抢占 3.改进线程模型 4.虚拟内存 5.文件系统 6.音频:音频体系结构ALSA.支持USB音频和MIDI设备,并支持全双工重放功能。...二、LINUX内核的组成 1.LINUX内核源代码目录结构 1)arch:包含和硬件体系结构相关的代码,每种平台占一个相应的目录。如i386,arm,powerpc,mips等。...模块 16)sound:ALSA,OSS音频中设备的核心代码和常用设备驱动 17)usr:实现了用于打包和压缩的CPIO等 2.LINUX内核组成部分 2.1 LINUX主要用进程调度,虚拟文件系统,...2)内存管理:控制多个内存安全的使用主内存的区域,当CPU提供内存管理单元时,Linux内存完成每个虚拟内存到物理内存的转换的过程 ? 3)虚拟文件系统 4)网络接口 ?...3.Linux内核空间与用户空间 Linux只能通过系统调用和硬件中断来完成用户空间到内核空间的控制转移

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Linux 内核】编译 Linux 内核 ② ( 解压内核源码 | 查询当前 Linux 内核版本号 | 进入并查看 linux 内核源码目录 )

文章目录 一、解压内核源码 二、查询当前 Linux 内核版本号 三、进入并查看 linux 内核源码目录 一、解压内核源码 ---- 将 下载的 Linux 内核源码 linux-5.6.14.tar.gz...拷贝到 Ubuntu 虚拟机中 , 执行 tar xvf linux-5.6.14.tar.gz 命令 , 解压 Linux 内核源码 ; 解压完毕后 , linux-5.6.14 目录中就是解压后的...Linux 内核源码 ; 二、查询当前 Linux 内核版本号 ---- 执行 uname -a 命令 , 查询当前 Ubuntu 系统的 Linux 内核版本号 , 执行过程如下 : root@ubuntu...x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux root@ubuntu:~/kernel# root@ubuntu:~/kernel# 当前的内核版本号是 4.13.0 ; 三...、进入并查看 linux 内核源码目录 ---- 进入之前解压的 linux-5.6.14 内核源码目录 ; root@ubuntu:~/kernel# ls linux-5.6.14 linux-5.6.14

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Linux虚拟内存和缺页中断

Linux虚拟内存地址空间 为了防止不同进程同一时刻在物理内存中运行而对物理内存的争夺和践踏,采用了虚拟内存虚拟内存技术使得不同进程在运行过程中,它所看到的是自己独自占有了当前系统的4G内存。...事实上,在每个进程创建加载时,内核只是为进程“创建”了虚拟内存的布局,具体就是初始化进程控制表中内存相关的链表,实际上并不立即就把虚拟内存对应位置的程序数据和代码(比如.text .data段)拷贝到物理内存中...还有进程运行过程中,要动态分配内存,比如malloc时,也只是分配了虚拟内存,即为这块虚拟内存对应的页表项做相应设置,当进程真正访问到此数据时,才引发缺页异常。...请求分页系统、请求分段系统和请求段页式系统都是针对虚拟内存的,通过请求实现内存与外存的信息置换。 虚拟内存的好处: 扩大地址空间; 内存保护:每个进程运行在各自的虚拟内存地址空间,互相不能干扰对方。...在内存中可以保留多个进程,系统并发度提高 在程序需要分配连续的内存空间的时候,只需要在虚拟内存空间分配连续空间,而不需要实际物理内存的连续空间,可以利用碎片 虚拟内存的代价: 虚存的管理需要建立很多数据结构

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Linux 内核 vs Windows 内核

对于服务器使用的操作系统基本上都是 Linux,而且内核源码也是开源的,任何人都可以下载,并增加自己的改动或功能,Linux 最大的魅力在于,全世界有非常多的技术大佬为它贡献代码。...操作系统核心的东西就是内核,这次我们就来看看,Linux 内核和 Windows 内核有什么区别? ---- 内核 什么是内核呢?...完成第一版 Linux 后,Linux Torvalds 就在网络上发布了 Linux 内核的源代码,每个人都可以免费下载和使用。...Monolithic Kernel Monolithic Kernel 的意思是宏内核Linux 内核架构就是宏内核,意味着 Linux内核是一个完整的可执行程序,且拥有最高的权限。...,内核中抽象出了微内核的概念,也就是内核中会有一个小型的内核,其他模块就在这个基础上搭建,整个内核是个完整的程序; Linux内核设计是采用了宏内核,Windows 的内核设计则是采用了混合内核

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Linux内核开发_1_编译LInux内核

准备工作 1.1 学习环境 1.2 下载Linux内核源码 1.3 解压Linux内核 1.4 目录结构介绍 2....[ ]Support for paging of anonymous memory (swap) 交换分区支持,也就是虚拟内存支持,嵌入式不需要。...VM event counters for /proc/vmstat 允许在/proc/vmstat中包含虚拟内存事件记数器。...,而gnu的软件体系在不断的升级进化,每次的升级,都会被用在正在开发中最新的Linux内核,而除了原始版的Linux内核不是在Linux上编译出来的以外,其余的Linux内核版本都是在Linux内核上开发而来的...不确定的因素很多,所以这里我给大家的建议是,如果你想编译Linux内核,最好选择一个与它使用的Linux内核版本相仿的Linux发行版来编译它 如我选择学习Linux内核,并且选择的Linux

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linux 切换内核版本,切换 Linux 内核版本

Linux 内核是开源类 Unix 系统宏内核。仅仅一个内核并不是一套完整的操作系统。有一套基于 Linux 内核的完整操作系统叫作 Linux 操作系统。...Kernel 是 Linux 系统的核心,主要负责硬件的支持。 Linux 内核提供了安全补丁, bugfix 和新特性。 Linux 内核在 GNU 通用公共许可证第 2 版之下发布。...Linux 的 Kernel 主要提供以下五个基本的功能 硬件管理以及硬件的抽象 进程和线程的管理,以及之间的通信 内存的管理,包括虚拟内存管理以及内存空间的包含 I/O 设备,包括文件系统,网络接口,...Linux 内核版本号的意义 Linux 内核版本号由 3 组数字组成:第一个组数字。第二组数字。第三组数字 第一个组数字:目前发布的内核主版本。...查看内核版本 在 Linux 机器上执行如下命令查看当前正在使用的内核版本 uname -r 使用如下命令查看当前系统安装的内核版本 dpkg -l | grep linux-image 如果使用的是

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Linux内核编程_linux内核开发工具

【转载】Linux内核编程与应用编程对比 转载链接1:http://www.arrowapex.cn/archives/66.html 在此之前也不清楚linux内核编程跟用户应用程序编程之间有什么不同...1.linux内核编程和用户应用程序编程最大的不同是,前者是在内核态下运行的,而后者主要在用户态下运行,有时通过一些系统调用切换到内核态下运行,但这时间不会太长。...2.内核编程引进的头文件都在内核源码的include文件夹下,比如我的debian linux 2.6环境下是:/usr/src/linux/include下,而用户应用程序编程引进的头文件都是从开发环境头文件的...3.要查询一个函数能否在内核编程中用,可以通过http://lxr-itec.uni-klu.ac.at/linux-2.6.4/ident查 (这是针对linux2.6内核,也有针对2.4内核的),如果能查到...对于在linux内核实现网关的某些功能时,我发现,虽然linux已经提供了很多现成的东西,可以保证快速开发。但是内核本身架构是一个通用计算机,不是专门针对网络处理的。

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