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[资料] Linux内存系统---走进Linux 内存
2020-8-26 08:05:43  185 Linux 内存
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Linux内存系统---走进Linux 内存
1、内存是什么?
1)内存又称主存,是 CPU 能直接寻址的存储空间,由半导体器件制成
2)内存的特点是存取速率快


2、内存的作用
· 1)暂时存放 cpu 的运算数据
· 2)硬盘等外部存储器交换的数据
· 3)保障 cpu 计算的稳定性和高性能

二、 Linux 内存地址空间
1、Linux 内存地址空间 Linux 内存管理全貌
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml9072\wps8.png

2、内存地址——用户态&内核态
· 用户态:Ring3 运行于用户态的代码则要受到处理器的诸多
· 内核态:Ring0 在处理器的存储保护中,核心态
· 用户态切换到内核态的 3 种方式:系统调用、异常、外设中断
· 区别:每个进程都有完全属于自己的,独立的,不被干扰的内存空间;用户态的程序就不能随意操作内核地址空间,具有一定的安全保护作用;内核态线程共享内核地址空间;
图片6.png

3、内存地址——MMU 地址转换
· 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
· 分段机制把一个逻辑地址转换为线性地址
· 分页机制把一个线性地址转换为物理地址


4、内存地址——分段机制
1) 段选择符
· 为了方便快速检索段选择符,处理器提供了 6 个分段寄存器来缓存段选择符,它们是:cs,ss,ds,es,fs gs
· 段的基地址(Base Address):在线性地址空间中段的起始地址
· 段的界限(Limit):在虚拟地址空间中,段内可以使用的最大偏移量

2) 分段实现
· 逻辑地址的段寄存器中的值提供段描述符,然后从段描述符中得到段基址和段界限,然后加上逻辑地址的偏移量,就得到了线性地址

·




5、内存地址——分页机制(32 位)
· 分页机制是在分段机制之后进行的,它进一步将线性地址转换为物理地址
· 10 位页目录,10 位页表项, 12 位页偏移地址
· 单页的大小为 4KB


6、用户态地址空间

· TEXT:代码段可执行代码、字符串字面值、只读变量
· DATA:数据段,映射程序中已经初始化的全局变量
· BSS 段:存放程序中未初始化的全局变量
· HEAP:运行时的堆,在程序运行中使用 malloc 申请的内存区域
· MMAP:共享库及匿名文件的映射区域
· STACK:用户进程栈

7、内核态地址空间

· 直接映射区:线性空间中从 3G 开始最大 896M 的区间,为直接内存映射区
· 动态内存映射区:该区域由内核函数 vmalloc 来分配
· 永久内存映射区:该区域可访问高端内存
· 固定映射区:该区域和 4G 的顶端只有 4k 的隔离带,其每个地址项都服务于特定的用途,如:ACPI_BASE

8、进程内存空间
· 用户进程通常情况只能访问用户空间的虚拟地址,不能访问内核空间虚拟地址
· 内核空间是由内核负责映射,不会跟着进程变化;内核空间地址有自己对应的页表,用户进程各自有不同额页表


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