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    Linux 内核 内存管理】内存映射原理 ① ( 物理地址空间 | 外围设备寄存器 | 外围设备寄存器的物理地址 映射到 虚拟地址空间 )

    文章目录 一、物理地址空间 二、外围设备寄存器 三、外围设备寄存器物理地址 映射到 虚拟地址空间 一、物理地址空间 ---- " 物理地址空间 “ 是 CPU 处理器 在 ” 总线 " 上 访问内存的地址..., RISC 处理器 只能访问 物理地址空间 , 系统的 外围设备 与 物理内存 都使用 统一的物理地址空间 访问 ; RISC 全称 " Reduced Instruction Set Computer..., 参考 【Linux 内核 内存管理】Linux 内核内存布局 ④ ( ARM64 架构体系内存分布 | 内核启动源码 start_kernel | 内存初始化 mm_init | mem_init...外围设备寄存器 一般是 连续编址 的 , 三、外围设备寄存器物理地址 映射到 虚拟地址空间 用户空间 的 应用进程 , 访问 " 外围设备寄存器 " 只能通过 " 虚拟地址 " 实现 , Linux...内核 提供了 相关 API 函数 , 将 " 外围设备寄存器 “ 对应的 ” 物理地址映射到了 ” 虚拟地址空间 " 中 ;

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    linux地址空间

    分页和虚拟地址空间 地址空间的本质就是内核中的一个结构体对象,子进程会把父进程的很多内核数据结构全拷贝一份(浅拷贝),当子进程尝试对变量进行修改时,我在物理内存重新开辟一块空间,新的物理地址放到页表当中...内核区 在用户模式和内核模式的系统中,内核区是专门为操作系统内核保留的地址空间。这部分通常包含内核代码和数据,是保护模式下不允许用户程序访问的。...虚拟地址空间中的地址通过内存管理单元(MMU)映射到物理内存地址。 2. 地址空间的作用 隔离性:每个进程有自己的虚拟地址空间,其他进程不能直接访问。...程序内部使用的地址都是基于虚拟地址空间,页表负责将这些地址实时映射到实际的物理内存地址,为程序的正确执行提供支撑 03.Linux2.6内核进程调度队列 前面提到的nice值范围在[-20,19]...在 Linux 2.6 内核中,进程调度得到了很大的改进,以提高系统的效率、响应性和可扩展性。

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    Linux下内存空间分配、物理地址与虚拟地址映射

    一、Linux内核动态内存分配与释放 1.1 kmalloc函数 Kmalloc分配的是连续的物理地址空间。...返回值:解除成功返回0,否则返回-1 2.2 Linux内核的mmap接口 2.2.1 内核描述虚拟内存的结构体 Linux内核中使用结构体vm_area_struct来描述虚拟内存的区域,其中几个主要成员如下...三、​ IO地址空间映射 3.1 ioremap函数 ioremap将一个IO地址空间映射内核的虚拟地址空间上去,便于访问。...IO地址; size:要映射空间的大小; flags:要映射的IO空间的和权限有关的标志; phys_addr:是要映射的物理地址 size:是要映射的长度,单位是字节 头文件:#include 功能:将一个IO地址空间映射内核的虚拟地址空间上去,便于访问; 实现:对要映射的IO地址空间进行判断,低PCI/ISA地址不需要重新映射,也不允许用户将IO地址空间映射到正在使用的RAM

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    Linux 内核 内存管理】虚拟地址空间布局架构 ① ( 虚拟地址空间布局架构 | 用户虚拟地址空间划分 )

    文章目录 一、虚拟地址空间布局架构 二、用户虚拟地址空间划分 一、虚拟地址空间布局架构 ---- 在 64 位的 Linux 操作系统中 , " ARM64 架构 " 并 不支持 64 位的虚拟地址..., 最大只支持 48 位的虚拟地址 , 64 位地址太大 , 并不需要那么大的内存空间 ; " ARM64 架构 " 中 , Linux 系统的 " 内核虚拟地址 “ 与 ” 用户虚拟地址 "...是等同的 ; 用户虚拟地址 : 0x 0000 0000 0000 0000 ~ 0x 0000 FFFF FFFF FFFF , 48 位有效地址 ; 内核虚拟地址 : 0x FFFF 0000...0000 0000 ~ 0x FFFF FFFF FFFF FFFF , 48 位有效地址 ; 二、用户虚拟地址空间划分 ---- Linux 操作系统 进程 的 " 用户虚拟空间 " 起始地址...内核源码的 LINUX-4.12\arch\arm64\include\asm\memory.h#86 中 , 定义了 TASK_SIZE 与 TASK_SIZE_64 宏 ; VA_BITS 是编译内核

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    Linux地址空间&&虚拟地址

    此时计算机的体系结构中还存在一个页表,页表它的主要功能是负责将地址空间中的虚拟地址和物理地址之间建立映射关系。...每个进程都要有自己独立的地址空间,那么操作系统就得管理很多个进程的地址空间,而地址空间本质上就是内核中的一个数据结构对象。...然后把修改之前的数据拷贝到新空间中,再把新的物理地址和之前的物理地址相比较,把新的物理地址放在子进程的页表中,重新构建映射,页表的右侧就指向新的物理地址空间,这个工作结束,才会就行让子进程执行写入操作,...地址空间 2.1 理解地址空间 地址空间本质是内核的一个struct结构体,结构体里面有各种各样的区域划分,内部有很多的属性都是表示start,end的范围。...所以虚拟地址相同而物理地址不同。 3. 进程调度 Linux中的nice值并不是能任意调度的,而是从-20到19,这40个数字之间变换。

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    Linux】进程地址空间

    文章目录 一、前言 二、什么是进程地址空间 三、进程地址空间如何进行管理 四、为什么会存在进程地址空间 五、进程地址空间区域的严格划分 一、前言 学习Linux系统编程一共要翻越三座大山 – 进程地址空间...实际上操作系统会给每一个进程都创建一个独立的虚拟地址空间,然后通过页表将虚拟地址空间与物理内存一一对应 (映射),我们用户只能得到虚拟地址空间中的虚拟地址,当我们修改虚拟地址中的数据时,操作系统会先通过页表找到对应的物理内存...再修改子进程的页表映射关系,最后再修改新空间中 g_val 的值,上述过程叫做 写时拷贝。...所以和管理进程一样,操作系统会使用一种内核数据结构来对地址空间进行管理,Linux中用于 管理地址空间内核数据结构叫做 mm_struct,操作系统会为每个进程创建一个 mm_struct 对象,然后通过管理结构体对象来间接管理进程地址空间...,在32位操作系统下,这部分空间占总空间的3/4,即3G;剩下的1G属于内核空间

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    内核地址空间大冒险:系统调用

    2 神秘的长者 “欢迎来到内核地址空间!”,一位白胡子老头向我走了过来。 “敢问长者是谁”,我有点紧张。 ? “年轻人别怕,你是第一次来这里吧,难怪看着眼生。...“到后来,一些新出现的帝国文明,像咱们的Linux帝国,还有Windows帝国等等,为了安全考虑,一方面把普通应用程序和帝国自身程序分开,普通应用程序执行的地方叫用户态地址空间,而帝国核心程序运行的地方叫内核地址空间...还设立一个特殊通道,类似于虫洞,连接用户空间内核空间。...“这个叫线程的内核堆栈,每个应用程序的线程都有两个堆栈,一个在用户空间,一个在内核空间。...这个呢就是你在内核空间的堆栈啦,专门供你在内核空间来办事的时候使用的,因为用得少,加上内核空间的资源宝贵,所以比你之前那个小了很多”,大叔解答了我的疑惑。 ? “哦,原来如此啊,多谢大叔。

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    内核地址空间大冒险:系统调用

    2 神秘的长者 “欢迎来到内核地址空间!”,一位白胡子老头向我走了过来。 “敢问长者是谁”,我有点紧张。 ? “年轻人别怕,你是第一次来这里吧,难怪看着眼生。...“到后来,一些新出现的帝国文明,像咱们的Linux帝国,还有Windows帝国等等,为了安全考虑,一方面把普通应用程序和帝国自身程序分开,普通应用程序执行的地方叫用户态地址空间,而帝国核心程序运行的地方叫内核地址空间...还设立一个特殊通道,类似于虫洞,连接用户空间内核空间。...“这个叫线程的内核堆栈,每个应用程序的线程都有两个堆栈,一个在用户空间,一个在内核空间。...这个呢就是你在内核空间的堆栈啦,专门供你在内核空间来办事的时候使用的,因为用得少,加上内核空间的资源宝贵,所以比你之前那个小了很多”,大叔解答了我的疑惑。 ? “哦,原来如此啊,多谢大叔。

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    Linux】进程地址空间

    显示相同地址,却是不同的值 下面在Linux上验证 创建test.c文件 st.c  ⮀...,CPU会自动根据页表将虚拟地址转化为物理地址 创建子进程,就要创建子进程的PCB,及地址空间和页表结构 子进程的相关内核数据结构的属性字段会继承父进程 大富翁 A有个儿子是E,A跟E说,我们家有10...个亿是你爷爷的,所以E要继承给他10亿的大饼 所以子进程在虚拟地址处也有对应的地址 正常来说,子进程要对value对修改,把value变成200,父进程通过映射关系找到value,读到200 但因为进程具有独立性...,子进程对数据的修改,不影响父进程 子进程要对value修改时,在内存中重新申请一块空间,拷贝value值给新空间,重新映射指向新开辟的空间,导致不影响父进程的value值 ,最终将新开辟的空间value...,在地址空间中申请空间,在页表处只填写虚拟地址,物理地址处不填写,就不需要在物理地址处申请空间,过一会,进程尝试对空间写入,在重新申请空间映射关系创建好,整体机制被叫做 缺页中断 8.

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    初识Linux · 地址空间

    由图我们知道,由堆区的地址,栈的地址,初始化数据的地址等,但是同时,不是所有的地址我们都是可以访问的,像内核空间地址,我们知道,但是是无法访问的。一个空间里面充满了地址,可以用什么变量表示呢?...页表,最直观的就是: 最最最简单的页表就是这样,每一行的元素存在映射关系,既然是提到了映射关系,相信不少同学都明白了,映射嘛,左边是虚拟地址,右边是物理地址,这就是OS通过页表,地址空间等,链接了虚拟内存和物理内存的方法...那么我们不妨将桌面的整个空间理解为OS内核,里面存在的所有地址空间,都是一个一个的结构体,那么为了区域划分,结构体里面肯定是需要不同的变量来表示区域的开始 结束的,在地址空间这里,我们不妨简单看一下源码...这里我们可以得出结论,地址空间本质就是内核中的一个一个的结构体,每个进程都拥有自己的地址空间。...,但是有地址空间,即便申请了,但是没有用,页表那里甚至可以先不映射,如果使用了,再映射即可。

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    Linux进程地址空间

    Linux进程地址空间是学习Linux的过程中,我们遇见的第一个难点,也是重中之重的重点。虽然它很难,但是,等我们真正懂得了这样设计的原理,我们不禁会感叹:这真的是太妙了。...如此我们就可以具体列出一个数据所在的地址。 我们来看看内核中是怎样设计的: 确实跟我们说的描述方式一模一样。 二.进程地址空间 我们在C/C++中的取地址操作,取的是内存中的地址?...我们读取的地址是虚拟地址(也叫做逻辑地址)。虚拟地址空间就是操作系统内核中的一个名为mm_struct结构体。 1.mm_struct 每一个进程都只有1个内存描写符mm_struct。...这时,操作系统会为要修改数据的进程开辟一段空间,然后将原来的数据拷贝一份放入新开辟的空间中,然后改变页表的映射关系(虚拟地址相同,但内存地址不同),之后对数据进行修改。...原因2 虚拟内存空间的存在,可以更好的进行进程和进程代码和数据的解耦,更好的保证了内存独立性 之所以会出现父子进程修改同一数据,会从同一地址处,读出不同数据,是因为有了虚拟内存映射策略,可以做到既节省了内存空间

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    内核线程为什么没有地址空间

    内核线程没有独立的地址空间,这是因为内核线程是在操作系统内核空间中运行的,内核空间本身是所有进程共享的。以下是一些更详细的解释: 内核与用户态的区别:操作系统通常将内存分为用户空间内核空间。...用户空间是为用户进程提供的,它们有各自的虚拟地址空间,相互之间隔离,不能直接访问内核空间内核空间则是操作系统核心组件运行的地方,所有内核代码和数据都在这里。...地址空间的开销:每个用户态进程都有一个独立的地址空间,来确保进程之间的内存隔离和安全。然而,为每个内核线程创建和维护独立的地址空间会导致巨大的资源开销,包括内存和CPU时间。...由于内核线程本质上是内核代码的一部分,它们不需要这种隔离。 高效资源共享:内核线程需要频繁访问内核数据结构和内存,使用共享的内核地址空间可以避免频繁的上下文切换和地址空间转换,提高系统性能。...总的来说,内核线程没有独立的地址空间是因为它们运行在共享的内核地址空间中,这样设计有助于提高系统性能,减少资源开销,并简化内核设计。

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    Linux:进程地址空间

    三、进程地址空间         其实我们的之前所学的线性地址,并不是真正的物理内存,而是在PCB内部有一个指针指向了一块进程地址空间,然后虚拟地址会通过页表来映射到具体的物理地址。...本质上其实就是一个内核数据结构,和PCB一样,地址空间也是需要被操作系统管理的:先描述再组织。 而每一个进程都有自己的进程地址空间,PCB内部有一个指针指向这块空间!...虚拟地址可以一样,但是通过页表映射不同的物理地址,就可以让父子进程解耦,一旦发生了任何异常,你释放你的我释放我的。 3、通过页表的虚拟地址映射物理地址,可以随便取地址,甚至是乱序。...结论5:以前我们所学习的C内存管理,其实本质上是进程地址空间,而内存管理是由Linux替我们完成的,我们上层语言并不需要关心具体的细节,只需要正常去通过对应的线性地址去使用就行了。...,子进程也会将父进程虚拟地址空间当中的环境变量的相关参数也给我们建立了一份映射,所以即使你传参数,子进程也照样能够获得父进程的环境变量信息。

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    Linux 内核 内存管理】虚拟地址空间布局架构 ⑤ ( Linux 内核中对 “ 虚拟地址空间 “ 的描述 | task_struct 结构体源码 )

    文章目录 一、Linux 内核中对 " 虚拟地址空间 " 的描述 二、task_struct 结构体源码 一、Linux 内核中对 " 虚拟地址空间 " 的描述 ---- 进程 的 " 虚拟地址空间 "...由 mm_struct 和 vm_area_struct 两个数据结构描述 ; mm_struct 是 “最高层次 " 上描述 ” 整个虚拟地址空间 “ 的结构体 ; 该结构是对 ” 整个 “ ” 用户空间..." 进行描述 ; vm_area_struct 是 " 较高层次 " 上的描述 " 虚拟地址空间 " 的区间 的 ; 每个进程只有 1 个 mm_struct 结构体数据 , 用于描述 整个 "...虚拟地址空间 " ; 则 对应的 " 进程描述符 task_struct " 中 , 有 1 个指针指向 mm_struct 结构体 ; task_struct -> mm_struct -> vm_area_struct...内核源码的 linux-4.12\include\linux\sched.h#483 位置 ; task_struct 中的 mm active_mm 是 描述 " 整个虚拟空间 " mm_struct

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    linux内核空间进程为什么无论如何切换,内核地址空间转换到物理地址的关系是永远不变的?

    Linux内核中,无论如何切换进程,内核地址空间转换到物理地址的关系是永远不变的,主要原因是内核地址空间在所有进程中是共享的。这种设计有几个关键点: 1....内核地址空间共享 在Linux操作系统中,每个进程都有自己独立的用户空间地址范围,但内核空间地址范围对所有进程是共享的。...内核地址空间映射 内核地址空间直接映射到物理内存的某个范围内,这种映射在系统启动时就已经建立,并且在系统运行期间保持不变。也就是说,内核空间的虚拟地址总是映射到相同的物理地址。 3....总结 由于内核地址空间在所有进程中是共享的,并且在系统启动时已经建立了固定的映射关系,内核地址空间转换到物理地址的关系在整个系统运行期间保持不变。...即使进程切换,也不需要重新建立内核地址空间映射,从而提高了系统效率和稳定性。

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    Linux内核笔记之中断映射

    硬中断和虚拟中断号 在Linux 内核笔记之高层中断处理一文中,介绍了ARM gic中断控制器对于硬中断的处理过程。...对于软件工程师而言,我们不需要care是中断哪个中断控制器的第几个中断号, 因此linux kernel提供了一个虚拟中断号的概念。...irq_domain 接下来讨论硬件中断号是如何映射到虚拟中断号的linux kernel提供irq_domain的管理框架, 将hwirq映射到虚拟中断号上。...irq_domain映射类型 线性映射 线性映射保留一张固定的表,通过hwirq number来索引.当hwirq被映射后, 会相应地分配 一个irq_desc, IRQ number就被存在表中。...irq_domain分配的内存大小为sizeof(*domain) + (sizeof(unsigned int) * size), (sizeof(unsigned int) * size)大小的空间是用于

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