Linux操作系统知识讲解:走进linux 内存地址空间

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描述

linux 内存地址空间

1、linux 内存地址空间 Linux 内存管理全貌

内存

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;

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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

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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 和 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

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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

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6、用户态地址空间

内存

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

内存

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 等

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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责编AJX

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