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Linux分页机制之分页机制的演变--Linux内存管理(七)

虚拟内存的实现需要硬件的支持，从Virtual Address到Physical Address的映射，通过一个叫MMU(Memory Mangement Unit)的部件来完成 2 分页机制支持 2.1...但是Linux并没有采用这种机制 正如前面所述，通过设置页目录项的Page Size标志启用扩展分页功能。在这种情况下，分页单元把32位线性地址分成两个字段： Directory：最高10位。...若这个标志为0，只有当CPL小于3(这意味着对于Linux而言，处理器处于内核态)时才能对页寻址；若该标志为1，则总能对页寻址。...如果置为1，页目录项指的是4MB的页面，请看后面的扩展分页。 第9~11位由操作系统专用，Linux也没有做特殊之用。 ?...3.4 扩展分页 从奔腾处理器开始，Intel微处理器引进了扩展分页，它允许页的大小为4MB ? 在扩展分页的情况下,分页机制把32位线性地址分成两个域：最高10位的目录域和其余22位的偏移量。

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Linux分页机制之分页机制的实现详解--Linux内存管理(八)

1 linux的分页机制 1.1 四级分页机制 前面我们提到Linux内核仅使用了较少的分段机制，但是却对分页机制的依赖性很强，其使用一种适合32位和64位结构的通用分页模型，该模型使用四级分页机制，即...1.2 不同架构的分页机制 对于不同的体系结构，Linux采用的四级页表目录的大小有所不同：对于i386而言，仅采用二级页表，即页上层目录和页中层目录长度为0；对于启用PAE的i386，采用了三级页表...1.3 为什么linux热衷：分页>分段 那么，为什么Linux是如此地热衷使用分页技术而对分段机制表现得那么地冷淡呢，因为Linux的进程处理很大程度上依赖于分页。...这就是虚拟内存机制的基本要素。 每一个进程有它自己的页全局目录和自己的页表集。...pte_free(pte) 释放与页描述符指针 pte 相关的页表 pte_free_kernel(pte) 等价于 pte_free( ) ，但由主内核页表使用 clear_page_range(mmu

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    Linux分页机制之概述--Linux内存管理(六)

    1 分页机制 在虚拟内存中，页表是个映射表的概念, 即从进程能理解的线性地址(linear address)映射到存储器上的物理地址(phisical address)....因此linux内核堆页表进行了分级. 前面我们提到过, 对于32位系统中, 两级页表已经足够了. 但是64位需要更多数量的分页级别....为了同时支持适用于32位和64位的系统, Linux采用了通用的分页模型. 在Linux-2.6.10版本中, Linux采用了三级分页模型. 而从2.6.11开始普遍采用了四级分页模型....其他内容请参照博主的另外两篇博客, 我就不罗嗦了 深入理解计算机系统-之-内存寻址（五）–页式存储管理, 详细讲解了传统的页式存储管理机制 深入理解计算机系统-之-内存寻址（六）–linux中的分页机制..., 详细的讲解了Linux内核分页机制的实现机制 3 Linux分页机制的演变 3.1 Linux的页表实现 由于程序存在局部化特征, 这意味着在特定的时间内只有部分内存会被频繁访问，具体点，进程空间中的

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    Linux内存寻址之分段机制及分页机制【转】

    前言 本文涉及的硬件平台是X86，如果是其他平台的话，如ARM，是会使用到MMU，但是没有使用到分段机制； 最近在学习Linux内核，读到《深入理解Linux内核》的内存寻址一章。...MMU地址转化过程 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，在此，我们把它们分别叫做分段机制和分页机制，以利于从逻辑的角度来理解硬件的实现机制。...Linux中的分页机制 Linux使用了一个适合32位和64位系统的分页机制。 ?...我们虽然讨论的是Linux的分页机制，实际上我们用了大部分篇幅来讨论Intel CPU的分页机制实现。因为Linux的分页机制是建立在硬件基础之上的，不同的平台需要有不同的实现。...Linux在软件层面构造的虚拟地址，最终还是要通过MMU转换为物理地址，也就是说，不管Linux的分页机制是怎样实现的，CPU只按照它的分页实现来解读线性地址，所以Linux传给CPU的线性地址必然是满足硬件实现的

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    Linux内核 MMU的工作原理

    Physical Address (物理地址) 二、MMU的工作过程 大多数使用虚拟存储器的系统都使用一种称为分页（paging）。...三、虚拟内存管理 现代操作系统普遍采用虚拟内存管理（Virtual Memory Management）机制，这需要处理器中的MMU（Memory Mangement Unit，内存管理单元）提供支持。...那为什么要设计这么复杂的内存管理机制呢? 多了一层VA 到 PA 的转换到底换来什么好处？...MMU 除了做地址转换之外，还提供内存保护机制，各种体系结构都有用户模式（User Mode）和特权模式（Privileged Mode）之分，操作系统可以在页表中设置每个内存页面的访问权限， 有些页面不允许访问...用户空间和内核空间 通常操作系统把虚拟地址划分为用户空间和内核空间，例如 X86平台的Linux 系统虚拟地址空间是0x00000000 - 0xFFFFFFFF，前3GB（0x00000000 - 0xBFFFFFFF

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    深入理解Linux内核页表映射分页机制原理

    一、分页 分页即将内存划分为固定长度的单元，每个单元就是一页。对于虚拟地址空间，分页机制将地址空间分割成固定大小的单元，每个单元称为一页。...所以，可以说分页机制的核心就是VPN到PFN的映射。而VPN到PFN的映射关系是通过页表记录的。MMU通过页表记录的映射关系完成VPN到PFN的转换，即找到了页表就找到了物理地址。...1.4 实际使用的分页机制 考虑到分页机制占用内存过多的问题，实际的分页机制是多级分页。...当然额外的内存访问本身是分页机制相对分段机制的缺陷，一级页表映射也存在这样的缺陷，只是多级页表映射将这个缺点再次放大。...set_pgd(pgdp, pgd) 向PGD写入指定的值 set_p4d(p4dp, p4d) 向P4D写入指定的值 分页机制与CPU体系架构强相关，因此分析Linux Kernel分页时还是需要根据体系架构分析

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    浅谈内存管理中的分页和分段

    MMU通过分页的机制，提供进程的虚拟地址到物理地址的映射方法。段页机制是MMU机制提供，Linux内核是使用者。...MMU的内存管理机制 在x86体系结构下CPU对内存寻址都是通过分段和分页方式进行，在保护模式下，一个段的可以理解为基地址+段的界线+类型。...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,如果未开启，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。...80x86的分页机制是由CR0寄存器中的PG位开启，如果PG=1则开启分页机制，把线性地址转为物理地址;如果PG=0,禁用分页机制，直接把分段单元产生的线性地址当做物理地址使用。

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    【Binder 机制】进程通信 | 用户空间与内核空间 | MMU 与虚拟内存地址

    , 并且不允许进行直接通信 ; 内核自带通信机制 : 内核提供了 pipe 管道 , socket 等通信机制 , 可以进行跨进程通信 ; Binder 机制 : Android 中的进程间的通信 ,...是通过 " Binder " 机制 完成的 ; Binder 机制不是内核自带的机制 , 而是 Android 可以动态进行 Binder 注册 , 然后进程间通过 Binder 进行通信 ; 二、用户空间与内核空间...; 32 位的操作系统的 寻址空间是 0 ~ 2^{32} , 大小 4 GB ; 32 位操作系统 , 使用的是 二级分页 ; 64 位的操作系统的 寻址空间是 0 ~ 2...^{64} , 这个寻址空间很大 , 一般是使用前 40 位 , 大概是 18 TB ; 64 位操作系统 , 使用的是 四级分页 ; 在 32 位的系统中 , MMU 会让每个应用都有...1 个 4 GB 大小的空间 , Linux 系统内核空间占 1 GB , 用户空间 3 GB ; 0 ~ 3 GB 是用户空间地址 , 3 ~ 4 是内核空间地址 ;

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    深入理解Linux内核之mmu-gather操作

    1开场白 环境： 处理器架构：arm64 内核源码：linux-5.10.50 ubuntu版本：20.04.1 代码阅读工具：vim+ctags+cscope 本文讲解Linux内核虚拟内存管理中的mmu_gather...相关的主要数据结构有三个： struct mmu_gather struct mmu_table_batch struct mmu_gather_batch 1）mmu_gather 来表示一次mmu...2.2 总体调用 通常mmu-gather操作由一下几部分函数组成： tlb_gather_mmu unmap_vmas free_pgtables tlb_finish_mmu 其中tlb_gather_mmu...下面我们来看下tlb_finish_mmu做的mmu-gather的收尾动作： void tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb, unsigned..., end); //刷mm的tlb，释放所有积聚物理页，释放所有积聚结构相关物理页 4.总结 Linux内核mmu-gather用于积聚解除映射的相关物理页面，并保证了刷tlb和释放物理页面的顺序。

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    linux系统编程之基础必备（五）：Linux进程地址空间和虚拟内存

    一、虚拟内存 先来看一张图（来自《Linux内核完全剖析》），如下： 分段机制：即分成代码段，数据段，堆栈段。...分页机制：当使用分页机制时，每个段被划分成页面（通常每页在4KB大小），页面会被存储于物理内存或硬盘上。如果禁用分页机制，那么线性地址空间就是物理地址空间。...负责虚拟地址到物理地址的转换工作，分段和分页操作都使用驻留在内存中的段表和页表来指定他们各自的交换信息。...如果用户程序想要访问一个虚拟地址，经MMU检查无权访问（特权级），MMU产生一个异常，CPU从用户模式切换到特权模式，跳转到内核代码中执行异常服务程序，内核把这个异常解释为段错误，把引发异常的进程终止掉...在Linux下，栈是高地址往低地址增长的。 对于函数栈来说，函数运行完毕就释放内存，举例递归来说，一直开辟向下函数栈，然后由下往上收复，所以递归太多层的话很可能造成栈溢出。

    2.3K70

    写一个操作系统_06 内存寻址

    内存寻址 地址转换   内存控制单元(MMU) 通过一种称为分段单元的硬件电路把一个逻辑地址转换成线性地址，接着，通过第二个称为分页单元的硬件电路把线性地址转换成物理地址。...地址空间的保护模型都来自分页，像ARM体系结构就不支持分段，仅靠MMU进行保护。 ?...分页机制   分页机制的思想是:通过映射，可以使连续的线性地址与物理地址相关联，逻辑上连续的线性地址对应的物理地址可以不连续。...分页机制打开前要将页表地址加载到控制寄存器CR3中，这个过程是打开页表之前，所以存储的是物理实际地址，每个页表项对应一个物理页，通过页表项就可以访问到实际的物理地址。...REF 深入理解Linux内核 x86保护模式

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    Linux下内存空间分配、物理地址与虚拟地址映射

    (内存管理单元) MMU是中央处理器（CPU）中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路，同时也负责虚拟地址映射为物理地址，以及提供硬件机制的内存访问授权，多用户多进程操作系统。...它一个与软件密切相关的硬件部件，也是理解Linux等操作系统内核机制的最大障碍之一。不搞清楚MMU原理会使编程思想停留在单片机与无OS的时代。...5.2 相关概念介绍 ——地址范围、虚拟地址映射为物理地址以及分页机制 任何时候，计算机上都存在一个程序能够产生的地址集合，我们称之为地址范围。...大多数使用虚拟存储器的系统都使用一种称为分页（paging）机制。虚拟地址空间划分成称为页（page）的单位，而相应的物理地址空间也被进行划分，单位是页帧(frame).页和页帧的大小必须相同。...ARM MMU提供的分页机制有1K/4K/64K 3种模式。ARM-Linux操作系统上分页使用的是4K模式。涉及的寄存器，全部位于协处理器15。

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    uCLinux与Linux

    ---来自百度百度 uClinux是针对控制领域的嵌入式linux操作系统，它从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。...适合不具备内存管理单元(MMU)的微处理器/微控制器，没有MMU支持是 uClinux与主流Linux的基本差异。...uCLinux仍然采用存储器的分页管理，系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理，所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。...二、uCLinux与Linux其他区别 uCLinux与Linux相比，MMU是最基础的区别，其实还有很多区别。...3.通用架构的内核不同 在uCLinux的发布中,/linux/mmnommu目录取代了/linux/mm目录.前者是修改后的内存管理子系统 被修改,去除了MMU的硬件依赖,并在内核软件自身提供基本的内存管理函数

    2.2K40

    Linux内核分析与应用2-内存寻址

    Intel的汇编格式稍有差异 在C语言中,也可以嵌入汇编语言,叫做GCC嵌入式汇编 2.2 段机制 将虚地址转换为线性地址 使用readelf和objdump解析目标文件 MMU: 内存管理单元,和CPU...64位系统上,可以是4KB,8KB,最大可以是256MB 分页使得每个进程可以拥有自己独立的虚拟地址空间 (更多可参考 为什么 Linux 默认页大小是 4KB) 两级页表: Linux四级分页模式...分页的原理使得每个进程可以拥有自己独立的虚拟内存空间 (对) . 分Linux之所以巧妙地绕过段机制，主要是因为将段的基址设为0，即偏移量等于线性地址 (对) ....在x86中，启用分页机制是通过启用保护允许位PE而达到的 (错) x86 保护模式 + 分页管理机制 开启分页机制———《x86汇编语言：从实模式到保护模式》读书笔记44 ....(对) . 80x86的控制寄存机器主要用于分段机制 (错) . 80x86的分段机制是必选的，分页机制是可选的 (对) 但是现实情况不是的,操作系统大多都用了分页机制 .

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    虚拟内存介绍

    虚拟内存机制也解决了内存有限的问题，因为操作系统可以给每个进程分配比实际内存大的多的虚拟内存空间。...分页 虚拟内存机制需要一个地方来存储虚拟地址和物理地址之间的映射关系，因为我们需要将虚拟地址X转化为物理地址Y，当然你不能用1:1的映射，因为这样的映射关系数据将和实际内存一样大。...当MMU检测到缺页中断后会将中断信息转交给操作系统，操作系统会尝试去找到虚拟地址到物理地址的映射，大多数情况下这个是一个很简单的操作，除非物理内存已经耗尽。 分页，当物理内存不足时如何实现？...有些系统(例如Windows)会使用一个称为分页文件的特殊文件来达到这个目的。其他操作系统(例如Linux)有一个专用的硬盘分区，称为交换分区(由于历史原因，现代Linux执行分页而不是交换)。...内存保护机制是由MMU和其管理的页表实现的，也许其他硬件有不同的实现策略。当程序试图访问不属于它的虚拟内存时，会触发invalid page 错误。

    1.7K20

    linux机制

    从Linux 2.4版本开始，操作系统底层提供了scatter/gather这种DMA的方式来从内核空间缓冲区中将数据直接读取到协议引擎中，而无需将内核空间缓冲区中的数据再拷贝一份到内核空间socket...参考： 浅谈 Linux下的零拷贝机制 TCP TCP的TIME_WAIT有两个作用： 防止前一个TCP连接的残留数据(在序列号恰好正确的情况下)进入后续的TCP连接中 防止TCP挥手过程发出去的最后一个...Linux实现了大量QDisc来满足各个QDisc对应的的报文队列和行为。该接口允许QDisc可以在没有IP栈和NIC驱动修改的前提下实现队列管理。...TCP rtt和rto TCP拥塞避免算法，目前主流Linux的默认拥塞避免算法为cubic，可以使用ss -i命令查看。...可以看到reno算法在发生拥塞避免时不会将cwnd变为1，这样提高了传输效率，快速重传和快速恢复机制也有利于更快探测到拥塞。 ?

    2.6K40

    MMU那些事儿

    MMU存在的意义 [导读] 本文从内存管理的发展历程角度层层递进，介绍MMU的诞生背景，工作机制。而忽略了具体处理器的具体实现细节，将MMU的工作原理从概念上比较清晰的梳理了一遍。...分页机制 分页机制采用在虚拟内存空间以及物理内存空间都使用固定大小的分区进行映射管理。 p7.png 从应用程序(进程)角度看内存是连续的0-N的分页的虚拟地址空间。...分页机制是如何寻址的呢？...那么在一级页机制基础上，延伸出多级页表机制。 以二级分页机制为例： p10.png 单级页表已然有不小的开销，查询页表以及取数，而二级分页机制，因为需要查询两次页表，则将这种开销在加一倍。...总结一下 从计算机大致发展历程来了解内存管理的大致发展策略，如何衍生出MMU，以及固定分片管理、可变分片管理等不同机制的差异，最后衍生出单级分页管理机制、多级分页管理机制、TLB的作用。

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