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linux内存机制原理---分页、分段底层原理

2023-05-16

自我总结：分段+分页+虚拟内存=现代操作系统的内存管理机制。

一、linux的内存分布

内核与高速缓冲区占用了前1MB内存，后面15MB属于主存，可以由用户自由分配。

四种地址：虚拟地址、线性地址、逻辑地址、物理地址。

虚拟地址：虚拟地址中具体地址是逻辑地址，每个进程分配的空间。

逻辑地址：程序员可以看到的地址，linux操作系统分配给每个进程的独立地址，每个进程认为自己的空间都有连续的64MB。

线性地址：总线地址CPU采用分段的机制（线性地址=逻辑地址+段基地址）。

物理地址：CPU总线的物理地址。

虚拟内存可以使进程认为自己有一段连续的很大的一段内存，将离散的内存映射成一个连续的内存给虚拟内存。

二、内存映射

2.1 分段机制原理

GDT：全局描述符。

LDT：局部描述符：包括数据段、代码段。

TSS：进程状态描述符。

分段机制是逻辑地址到线性地址的映射。

在这里插入图片描述

0.11 内核规定最大进行为64个进程 则可以分别的最大空间64M * 64 = 4G。

 2.2 分页机制

线性地址到物理内存。

页目录表：一级页表。

页表：二级页表。

物理内存：内存页（一页4k）。

操作系统中拥有多个页目录项，但是当前使用的只有一个，他存放在CR3寄存器中，那些表在head.s中被创建。

该寄存器的每一位作用如下：

前12位为页框的，因为每页4k占用12位刚好表示。

中间10位与后面10位分别表示页目录项与页表项，他们大小都为1024所以利用10位来表示。

线程地址变换示意图

 总结：1024*1024*4096=4G，与分段的4G相对应。

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