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Ｌｉｎｕｘ内核内存管理机制和改进 　　摘要：理解和掌握Linux内核内存基本知识对学习Linux是至关重要的，Linux内核内存是学习Linux内核的基础，对于学习Linux其他方面的内容很有帮助，本文将主要介绍有关Linux内核内存两方面的内容，即内存管理机制及其改进。在内存管理机制中，主要介绍了分段机制和分页机制，它们是所有内存管理的基础，之后所有对内存管理的改进都是以分段机制和分页机制为基础的。在内存管理的改进中，介绍了三个主要的内容，即：反向映射，大内存页和在高端内存中存储页表条目。 　　关键词：分段机制；分页机制；反向映射；大内存页；页表条目 　　中图分类号：TP316文献标识码：A文章编号：1009-3044(208)30-0752-02 　　 　　Linux kernel Memory Management Mechanism and Improvement 　　ZHAO Li-kun,YU De-hai,WANG Yang 　　(Changchun university of technology, Changchun 130041, China) 　　Abstract: Understanding and grasping Linux kernel memory basic knowledge is very important for learning Linux.Linux kernel memory is foundation of learning Linux kernel and helpful for learning other contents.This thesis primarily introduces two contents about Linux kernel memory.That is memory management and improvement.This paper primarily introduces segment and page mechanism in memory management mechanism.They are foundation for all the memory management and later improvement.This paper introduces three important contents―reverse mapping,big memory page and storing page table directory in high memory. 　　Key words: segment mechanism; page mechanism;reverse mapping; big memory page; storing page table directory in high memory 　　 　　1 基本内存管理机制 　　 　　1.1 分段机制 　　分段提供了一种机制，用于把处理器可寻址的线性地址空间划分成一些较小的称为段的受保护地址空间区域。段可以用来存放程序的代码，数据和堆栈，或者用来存放系统数据结构（例如TSS或LDT）。如果处理器中有多个程序或任务在运行，那么每个程序可分配各自的一套段。此时处理器就可以加强这些段之间的界限，并且确保一个程序不会通过访问另一个程序的段而干扰程序的执行。通常，每个程序都使用自己的段描述符表以及自己的段，对程序来说段能够完全是私有的，或者是程序之间共享的。对所有段以及系统上运行程序各自执行环境的访问都由硬件控制。 　　在内存分段系统中，一个程序的逻辑地址通过分段机制自动地映射到中间层的4GB线性地址空间中。程序每次对内存的引用都是对内存段中内存的引用。当程序引用一个内存地址时，通过把相应的段基址加到程序员看得见的逻辑地址上就形成了一个对应的线性地址。在保护模式运行方式下，段寄存器中存放的是一个段描述符表中某一描述符项在表中的索引值。索引值指定的段描述符项中含有需要寻址的内存段的基地址，表的长度值和段的访问特权级别等信息。寻址的内存位置由该段描述符项中指定的段基址值与一个段内偏移值组合而成。段的长度可变，由描述符中的内容指定。一个段可以定义的最大长度是4GB。寻址方式如图1所示。 　　1.2 分页机制 　　内存分页管理机制的基本原理是将CPU整个线性内存区域划分成4096字节为一页的内存页面.程序申请使用内存时，系统就以内存页为单位进行分配。在使用这种内存分页管理方法时，每个进程可以使用比实际内存容量大得多的连续地址空间。为了在使用分页机制的条件下把线性地址映射到容量相对很小的物理内存空间上，使用了页目录表和页表。页目录表与页表格