设计网站的制作框架,手机网站建设介绍,凡科网登录管理系统,网站建设是自学好还是为什么要内存管理#xff1a;早期的程序都是直接运行在物理地址上#xff0c;也就是说这个程序所需要的空间不超过该机器的物理内存就不会有问题#xff0c;但实际场景中都是多任务#xff0c;多进程的#xff0c;这种物理地址reserved给各个进程是不靠谱的。举个栗子早期的程序都是直接运行在物理地址上也就是说这个程序所需要的空间不超过该机器的物理内存就不会有问题但实际场景中都是多任务多进程的这种物理地址reserved给各个进程是不靠谱的。举个栗子假如有3个程序a,b,ca需要10Mb需要100Mc需要20M总内存就120M按照之前的分配方式前10M给a10M-110M给b系统还剩10M但是c需要20M显然剩下的内存是不够c用的。怎么办1.效率问题可能你会想到当c程序跑的时候把b程序数据写到磁盘上等运行b的时候再数据从磁盘写回来先不说无法满足b,c程序并行跑的需求就连频繁的io操作带来的耗时问题也是无法接收的。2.进程地址隔离问题除了效率问题reserved给进程的空间如果需要被别的进程访问会出现崩溃。比如a进程访问的空间是前10M但是a程序中有一段代码访问10-110M的话就有可能导致b程序的崩溃所以进程的地址空间需要彼此隔离。3.重定位问题现实场景中不可能是单任务在分好的内存中运行当多任务并行跑的情况下在动态申请释放内存的时候有可能申请到其它进程里的地址这时候需要重定位到新的地址。内存管理无非就是想办法解决上面三个问题如何提高内存的使用效率如何使进程的地址空间隔离如何解决程序运行时的重定位问题内存管理如何从虚拟地址映射到物理地址内存管理从虚拟地址映射到物理地址的过程也就是解决上面3个问题的过程。内存管理用分段机制和分页机制分别解决了上面的3个问题大概过程如下图分段机制只要程序分了段把整个段平移到任何位置后段内的地址相对段基址是不变的无论段基址是多少只要给出段内偏移地址cpu就能访问到正确的指令。于是加载用户程序时只要将整个段的内容复制到新的位置再将段基址寄存器中的地址改成该地址程序便可准确地运行因为程序中用的是段内偏移地址相对新的段基址该偏移地址处的内容内容还是一样的。可以看出分段机制解决了进程间隔离和重定位的问题。这个动作是在硬件里做的但是有的硬件是没有分段机制的作为跨平台的linux就用了具有更通用性的分页机制来解决线性地址到虚拟地址到物理地址的转换。分页机制可以参考《CPU是如何访问内存的》了解一级页表的概念linux为了兼容32位和64位通常采用四级页表页全局目录页上级目录页中间目录页表这里不详细解释linux是如何通过四级页表来做线性地址(虚拟地址)到物理地址的转化。网上有很多推荐https://www.cnblogs.com/linhaostudy/p/10038100.html#autoid-2-2-0。进程在切换的时候就是根据task_struct找到mm_struct里的pgd字段取得新进程的页全局目录然后填充到CR3寄存器就完成了页的切换。动手看下mmu分页寻址的过程上代码#include linux/module.h
#include linux/kernel.h
#include linux/init.h
#include linux/sched.h
#include linux/pid.h
#include linux/mm.h
#include asm/pgtable.h
#include asm/page.hMODULE_DESCRIPTION(vitual address to physics address);static int pid;
static unsigned long va;module_param(pid,int,0644); //从命令行传递参数变量类型权限
module_param(va,ulong,0644); //va表示的是虚拟地址static int find_pgd_init(void)
{ unsigned long pa 0; //pa表示的物理地址struct task_struct *pcb_tmp NULL; pgd_t *pgd_tmp NULL; pud_t *pud_tmp NULL; pmd_t *pmd_tmp NULL; pte_t *pte_tmp NULL;printk(KERN_INFOPAGE_OFFSET 0x%lx\n,PAGE_OFFSET); //页表中有多少个项/*pud和pmd等等 在线性地址中占据多少位*/printk(KERN_INFOPGDIR_SHIFT %d\n,PGDIR_SHIFT); //注意在32位系统中 PGD和PUD是相同的printk(KERN_INFOPUD_SHIFT %d\n,PUD_SHIFT); printk(KERN_INFOPMD_SHIFT %d\n,PMD_SHIFT); printk(KERN_INFOPAGE_SHIFT %d\n,PAGE_SHIFT);printk(KERN_INFOPTRS_PER_PGD %d\n,PTRS_PER_PGD); //每个PGD里面有多少个ptrsprintk(KERN_INFOPTRS_PER_PUD %d\n,PTRS_PER_PUD); printk(KERN_INFOPTRS_PER_PMD %d\n,PTRS_PER_PMD); //PMD中有多少个项printk(KERN_INFOPTRS_PER_PTE %d\n,PTRS_PER_PTE);printk(KERN_INFOPAGE_MASK 0x%lx\n,PAGE_MASK); //页的掩码struct pid *p NULL;p find_vpid(pid); //通过进程的pid号数字找到struct pid的结构体pcb_tmp pid_task(p,PIDTYPE_PID); //通过pid的结构体找到进程的task structprintk(KERN_INFOpgd 0x%p\n,pcb_tmp-mm-pgd); // 判断给出的地址va是否合法(valt;vm_end)if(!find_vma(pcb_tmp-mm,va)){ printk(KERN_INFOvirt_addr 0x%lx not available.\n,va); return 0; } pgd_tmp pgd_offset(pcb_tmp-mm,va); //返回线性地址va在页全局目录中对应表项的线性地址printk(KERN_INFOpgd_tmp 0x%p\n,pgd_tmp); //pgd_val获得pgd_tmp所指的页全局目录项//pgd_val是将pgd_tmp中的值打印出来printk(KERN_INFOpgd_val(*pgd_tmp) 0x%lx\n,pgd_val(*pgd_tmp)); if(pgd_none(*pgd_tmp)){ //判断pgd有没有映射printk(KERN_INFONot mapped in pgd.\n); return 0; } pud_tmp pud_offset(pgd_tmp,va); //返回va对应的页上级目录项的线性地址printk(KERN_INFOpud_tmp 0x%p\n,pud_tmp); printk(KERN_INFOpud_val(*pud_tmp) 0x%lx\n,pud_val(*pud_tmp)); if(pud_none(*pud_tmp)){ printk(KERN_INFONot mapped in pud.\n); return 0; } pmd_tmp pmd_offset(pud_tmp,va); //返回va在页中间目录中对应表项的线性地址printk(KERN_INFOpmd_tmp 0x%p\n,pmd_tmp); printk(KERN_INFOpmd_val(*pmd_tmp) 0x%lx\n,pmd_val(*pmd_tmp)); if(pmd_none(*pmd_tmp)){ printk(KERN_INFONot mapped in pmd.\n); return 0; } //在这里把原来的pte_offset_map()改成了pte_offset_kernelpte_tmp pte_offset_kernel(pmd_tmp,va); //pte指的是 找到表printk(KERN_INFOpte_tmp 0x%p\n,pte_tmp); printk(KERN_INFOpte_val(*pte_tmp) 0x%lx\n,pte_val(*pte_tmp)); if(pte_none(*pte_tmp)){ //判断有没有映射printk(KERN_INFONot mapped in pte.\n); return 0; } if(!pte_present(*pte_tmp)){ printk(KERN_INFOpte not in RAM.\n); return 0; } pa (pte_val(*pte_tmp) PAGE_MASK) ;//物理地址的计算方法printk(KERN_INFOvirt_addr 0x%lx in RAM Page is 0x%lx .\n,va,pa); //printk(KERN_INFOcontect in 0x%lx is 0x%lx\n,pa,*(unsigned long *)((char *)pa PAGE_OFFSET));return 0;}static void __exit find_pgd_exit(void)
{ printk(KERN_INFOGoodbye!\n);}module_init(find_pgd_init);
module_exit(find_pgd_exit);MODULE_LICENSE(GPL);
可以看出虚拟地址ffff99b488d48000对应的物理地址是80000000c8d48000。这个过程也是mmu的过程。推荐阅读 专辑|Linux文章汇总 专辑|程序人生 专辑|C语言嵌入式Linux微信扫描二维码关注我的公众号
