Virtuelle Adressen und physikalische Adressen unter Linux: Konzepte, Konvertierungen und Anwendungen

In Linux-Systemen ist die Speicherverwaltung ein sehr wichtiges Thema, das Aspekte wie Programmbetrieb, Leistung und Sicherheit umfasst. Ein Kernkonzept der Speicherverwaltung ist die virtuelle Adresse und die physische Adresse, die die logische Sicht eines Programms bzw. das tatsächliche Layout des Speichers darstellen. Die Konvertierung zwischen virtuellen Adressen und physischen Adressen ist ein wichtiger Prozess der Speicherverwaltung. Sie ermöglicht es Programmen, Speicherressourcen besser zu nutzen und die Effizienz und den Schutz des Speicherzugriffs zu verbessern. Aber verstehen Sie wirklich virtuelle Adressen und physische Adressen? Kennen Sie deren Definitionen, Merkmale und Unterschiede? Wissen Sie, wie man unter Linux zwischen virtuellen und physischen Adressen konvertiert? In diesem Artikel werden Ihnen die relevanten Kenntnisse über virtuelle Adressen und physische Adressen unter Linux ausführlich vorgestellt, damit Sie diese beiden Speicheradressen unter Linux besser nutzen und verstehen können.

Die Anwendung kann nur eine virtuelle Adresse bereitstellen. Sie können die physische Adresse auch über die folgende Methode erhalten. Natürlich müssen Sie den Fahrer anrufen.

Linux verwendet das Konzept von Seitentabellen, um den virtuellen Raum zu verwalten. Wenn der Kernel eine virtuelle Adresse verarbeitet, muss er diese in eine physische Adresse umwandeln, bevor der Prozessor darauf zugreifen kann. Die virtuelle Adresse kann Schicht für Schicht über das Seitentabellen-Operationsmakro ermittelt werden, um die physische Adresse zu finden. Einfach ausgedrückt muss die virtuelle Adresse als Index dienen, der auf die Seitentabelle und die letzte Ebene verweist Die Seitentabelle zeigt auf die physische Adresse.
Um mit verschiedenen Prozessoren kompatibel zu sein, übernehmen Linux-Versionen nach 2.6.11 eine vierstufige Seitentabellenstruktur:
 PGD: Globales Seitenverzeichnis, globales Seitenverzeichnis, ist eine Seitentabelle der obersten Ebene.
 PUD: Seitenoberverzeichnis, Seitenoberverzeichnis, ist die Seitentabelle der zweiten Ebene
 PMD: Page Middle Directory, das Seitenmittelverzeichnis, ist die Seitentabelle der dritten Ebene.
 PTE: Seitentabelleneintrag, Seitentabelle, Seitentabelle der letzten Ebene, zeigt auf die physische Seite.
Die physische Seite kann durch Zugriff auf PGD über die Datenstruktur mm_struct gefunden werden, wie in Abbildung 4-8 dargestellt. Der Prozess zum Suchen der physischen Adresse gemäß der Seitentabelle ist in 4-9 dargestellt.

Picture Level 4-Seite, die von Linux verwendet wird

Der vereinfachte Konvertierungscode lautet wie folgt:

 static int vir2phy(unsigned long va) 
 {   
 struct task_struct *pcb_tmp;   
 pcb_tmp = current;   
 pgd_tmp = pgd_offset(pcb_tmp->mm,va);   
 pud_tmp = pud_offset(pgd_tmp,va);   
 pmd_tmp = pmd_offset(pud_tmp,va);   
 pte_tmp = pte_offset_kernel(pmd_tmp,va);   
 pa = (pte_val(*pte_tmp) & PAGE_MASK) |(va & ~PAGE_MASK);   
 return pa; 
 }

pgd_offset(mm, addr) erhält die Speicherdeskriptoradresse mm und die lineare Adresse addr als Parameter. Dieses Makro generiert die lineare Adresse des entsprechenden Eintrags im globalen Seitenverzeichnis von Adressadresse
Dieses globale Seitenverzeichnis kann über einen Zeiger im Speicherdeskriptor mm gefunden werden.

pud_offset(pgd, addr) Die Parameter sind der Zeiger pgd, der auf den globalen Verzeichniseintrag der Seite zeigt, und die lineare Adresse addr. Dieses Makro generiert die lineare Adresse, die dem Verzeichniseintrag addr im Verzeichnis über der Seite entspricht. In einem zwei- oder dreistufigen Paging-System generiert dieses Makro pgd, die Adresse eines globalen Seitenverzeichniseintrags.

pmd_offset(pud, addr) erhält den Zeiger pud, der auf den oberen Verzeichniseintrag der Seite zeigt, und die lineare Adresse addr als Parameter. Dieses Makro generiert die Offset-Adresse des Verzeichniseintrags addr im Zwischenverzeichnis der Seite. In einem zwei- oder dreistufigen Paging-System generiert es pud, die Adresse des globalen Verzeichniseintrags der Seite.

pte_offset_kernel(dir, addr) Die lineare Adresse addr hat ein entsprechendes Element im Seitenzwischenverzeichnis dir. Dieses Makro generiert dieses entsprechende Element, das die lineare Adresse der Seitentabelle ist. Darüber hinaus wird dieses Makro nur für die Hauptkernel-Seitentabelle verwendet.

Durch diesen Artikel sollten Sie über ein umfassendes Verständnis der virtuellen Adressen und physischen Adressen unter Linux verfügen und deren Definitionen, Merkmale und Unterschiede kennen. Sie sollten auch die Prinzipien, Methoden und Funktionen der Konvertierung zwischen virtuellen Adressen und physischen Adressen verstehen und wissen, wie Sie unter Linux korrekt zwischen virtuellen Adressen und physischen Adressen konvertieren. Wir empfehlen die Verwendung virtueller Adressen zum Schreiben und Ausführen von Programmen, wenn Sie ein Linux-System verwenden, um die Programmportabilität und -sicherheit zu verbessern. Gleichzeitig erinnern wir Sie auch daran, auf einige potenzielle Probleme und Herausforderungen bei der Verwendung von Linux-Systemen zu achten, wie z. B. Speicherfragmentierung, Speicherlecks, Speicherzuordnung usw. Ich hoffe, dieser Artikel kann Ihnen dabei helfen, das Linux-System besser zu nutzen und die Vorteile und den Komfort virtueller und physischer Adressen unter Linux zu genießen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonVirtuelle Adressen und physikalische Adressen unter Linux: Konzepte, Konvertierungen und Anwendungen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!