Linu的x虚拟内存管理进阶4.pdfVIP

Linux虚拟内存管理 进阶篇 主要内容 1. 虚拟内存管理的基本原理和基本过程。 2. CPU对虚拟内存管理的支持。(ULK Ch.2) 3. Linux如何管理页表。(ULK Ch.2) 4. Linux如何管理物理内存(ULK Ch.8) 5. Linux如何管理虚拟空间的内核地址空间部 (ULK Ch.8) 6. Linux如何管理虚拟空间的进程地址空间部 (ULK Ch.9) 7. Linux如何在物理内存和外出之间同步数据(ULK Ch.15) 8. Linux如何主动回收物理内存(ULK Ch.17) 注：无法全部讲 骚瑞 2 一些术语 1. 页：page ，虚拟内存空间中的一页 2. 页框：page frame ，物理内存空间中的一页 3. 页目录项：页目录表中的一行，4个字节 4. 页表项：页表中的一行，4个字节 5. Linux 内核一般用void *或unsigned long表示一个虚拟 地址或物理地址 3 Linux如何管理页表 1. Linux为了提高内核的可移植性，定义了一套与具体CPU架构 无关的：类型、宏常量、宏函数和内联函数，来表示、建立 和修改页表。 2. 无论哪种CPU ，Linux都定义了4级页表结构： • 页全局目录(Page Global Directory) • 页上级目录(Page Upper Directory) • 页中间目录(Page Middle Directory) • 页表(Page Table) 3. Linux只是在初始化和修改页表时用到这些平台无关的类型、 宏常量、宏函数和内联函数。 4. 查表过程肯定是平台相关的！ 4 Linux 的4级页表结构 1. 在针对特定CPU体系结构移植，编译器会将4级页表中的某些 级别自动去掉。 5 与页表相关的宏常量 1. PAGE_SHIFT 、PMD_SHIFT 、PUD_SHIFT 、PGDIR_SHIFT 2. PTRS_PER_PTE, PTRS_PER_PMD, PTRS_PER_PUD, PTRS_PER_PGD 6 与页表相关的宏常量 7 表示页表项的数据类型 8 管理页表的函数 1. 太多了，见ULK Ch.2 的表2-6、表2-7、表2-8、表2-9 2. 很多函数调用在运行时都已经被C的预处理器删掉了。 9 Linux 的页表存放在了什么位置 1. 每个进程对应自己 “独立”的一组页表，对应的页全局目录 的起始地址被存放在了 “current→mm→pgd”指针指向的页 2. 内核拥有一组自己使用的页表，驻留在主内核页全局目录。 3. 主内核页全局目录的首地址 （虚拟地址）被存放在 swapper_pg_dir变量中 4. 主内核页全局目录的最高1/4 目录项部分作为参考模板，会被 复制到每个普通进程的页全局目录项的对应部 。 5. 在内核启动时，没有任何进程，只有主内核页全局目录有效 movl $swapper_pg_dir-0xc0000000,%eax movl %eax,%cr3 /* set the page table pointer.. */ movl %cr0,%eax orl $0%eax movl %eax,%cr0 /* ..and set paging (PG) bit */ 10 进程描述符(task_struct) struct task_struct { /* these are hardcoded - dont touch */ volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, 0 stopped */ long counter; long