Linux内存管理子系统(概念入门)

Posted 2021-11-07 _WILLPOWER_

文章目录

• 大纲
• 子系统简介
• 管理模型
• Linux虚拟地址空间分布
• 虚拟地址转化为物理地址
• 物理内存分配

大纲

• 内存管理子系统
  • 内存管理模型
  • 地址映射管理
  • 物理地址分配管理

子系统简介

Linux内核系统构成

管理模型

Linux内存子系统管理模型

上面的三个部分主要做物理内存分配，包裹着它们的部分做的是地址映射

管理内容

• 内存管理子系统职能
  1. 管理：虚拟地址和物理地址的映射
  2. 管理：物理内存的分配

地址映射管理

1. 内存管理子系统
   1. 管理：虚拟地址与物理地址的映射
   2. 地址映射管理
      1. 虚拟地址空间分布
      2. 虚拟地址转化为物理地址
   3. 物理地址分配管理

Linux虚拟地址空间分布

32位的处理器，地址总线位32位，因此能够访问到的地址空间位2^{^32} = 4G

其中0-3G为用户空间里面是应用程序，3G-4G为内核空间，内核空间又被分为4个部分：

1. 直接映射区
   

2. vmalloc区
   

3. 永久映射区
   

4. 固定映射区

虚拟地址转化为物理地址

由这部分完成

cr3:作为基地址(页目录的基地址)
高10位：偏移，以找到页目录
中间10位：偏移，以找到页表（物理页的基地址）
低12位：偏移，找到物理页的存储单元

896MB以下的内存称为低端内存，以上的成为高端内存
直接映射区域的地址映射到物理内存就是其地址减去PAGE_OFFSET,也就是减去3G。永久内核映射区固定访问高端内存，而固定映射区是用来访问特定寄存器的。

物理内存分配

只有在访问虚拟地址的时候，才会实实在在的给你分配物理内存
当调用malloc的时候，会分配虚拟地址，而只有在访问虚拟地址的时候，这个时候Linux会产生缺页异常，然后分配实际内存地址和虚拟地址建立映射关系(通过缺页异常的方式）
而kmalloc函数返回的虚拟地址是已经建立映射的虚拟地址。