Alamat maya dan alamat fizikal di bawah Linux: konsep, penukaran dan aplikasi

Dalam sistem Linux, pengurusan memori merupakan topik yang sangat penting, yang melibatkan aspek seperti pengendalian program, prestasi dan keselamatan. Konsep teras dalam pengurusan ingatan ialah alamat maya dan alamat fizikal, yang masing-masing mewakili pandangan logik program dan susun atur memori sebenar. Penukaran antara alamat maya dan alamat fizikal ialah proses utama pengurusan memori Ia membolehkan program menggunakan sumber memori dengan lebih baik dan meningkatkan kecekapan dan perlindungan akses memori. Tetapi, adakah anda benar-benar memahami alamat maya dan alamat fizikal? Adakah anda tahu definisi, ciri dan perbezaan mereka? Adakah anda tahu cara menukar antara alamat maya dan fizikal di Linux? Artikel ini akan memperkenalkan anda kepada pengetahuan yang berkaitan tentang alamat maya dan alamat fizikal di bawah Linux secara terperinci, supaya anda boleh menggunakan dan memahami dengan lebih baik kedua-dua alamat memori ini di bawah Linux.

Aplikasi hanya boleh memberikan alamat maya Anda juga boleh mendapatkan alamat fizikal melalui kaedah berikut, anda mesti menghubungi pemandu.

Linux menggunakan konsep jadual halaman untuk mengurus ruang maya Apabila kernel memproses alamat maya, ia mesti menukarnya kepada alamat fizikal sebelum pemproses boleh mengaksesnya. Alamat maya boleh didapati lapisan demi lapisan melalui makro operasi jadual halaman Linux untuk mencari alamat fizikal Secara ringkasnya, alamat maya perlu dibahagikan setiap segmen alamat berfungsi sebagai indeks yang menunjuk ke jadual halaman, dan yang terakhir jadual halaman peringkat menunjuk ke alamat fizikal.
Untuk serasi dengan pelbagai pemproses, versi Linux selepas 2.6.11 menggunakan struktur jadual halaman empat peringkat:
 PGD: Direktori Global Halaman, direktori global halaman, ialah jadual halaman peringkat atas.
 PUD: Direktori Atas Halaman, direktori atas halaman, ialah jadual halaman peringkat kedua
 PMD: Direktori Tengah Halaman, direktori tengah halaman, ialah jadual halaman peringkat ketiga.
 PTE: Entri Jadual Halaman, jadual halaman, jadual halaman peringkat terakhir, menunjuk ke halaman fizikal.
Halaman fizikal boleh didapati dengan mengakses PGD melalui struktur data mm_struct, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4-8 Proses mencari alamat fizikal mengikut jadual halaman ditunjukkan dalam 4-9.

Gambar Tahap 4 halaman yang digunakan oleh Linux

Kod penukaran yang dipermudahkan adalah seperti berikut:

 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) menerima alamat deskriptor memori mm dan addr alamat linear sebagai parameter. Makro ini menjana alamat linear entri yang sepadan dalam direktori global alamat addr
Direktori global halaman ini boleh didapati melalui penunjuk dalam deskriptor memori mm.

pud_offset(pgd, addr) Parameter ialah penunjuk pgd yang menunjuk ke entri direktori global halaman dan addr alamat linear. Makro ini menjana alamat linear yang sepadan dengan addr masukan direktori dalam direktori di atas halaman. Dalam sistem paging dua atau tiga peringkat, makro ini menjana pgd, alamat entri direktori global halaman.

pmd_offset(pud, addr) menerima pud penunjuk menunjuk ke entri direktori atas halaman dan addr alamat linear sebagai parameter. Makro ini menjana alamat offset addr masukan direktori dalam direktori perantaraan halaman. Dalam sistem paging dua atau tiga peringkat, ia menghasilkan pud, alamat kemasukan direktori global halaman.

pte_offset_kernel(dir, addr) Addr alamat linear mempunyai item yang sepadan dalam dir direktori perantaraan halaman Makro ini menjana item yang sepadan ini, iaitu alamat linear jadual halaman. Selain itu, makro ini hanya digunakan pada jadual halaman kernel utama.

Melalui artikel ini, anda seharusnya mempunyai pemahaman yang mendalam tentang alamat maya dan alamat fizikal di bawah Linux, serta mengetahui definisi, ciri dan perbezaannya. Anda juga harus memahami prinsip, kaedah dan fungsi penukaran antara alamat maya dan alamat fizikal, dan cara menukar dengan betul antara alamat maya dan alamat fizikal di bawah Linux. Kami mengesyorkan agar anda menggunakan alamat maya untuk menulis dan menjalankan program apabila menggunakan sistem Linux untuk meningkatkan kemudahalihan dan keselamatan program. Pada masa yang sama, kami juga mengingatkan anda untuk memberi perhatian kepada beberapa masalah dan cabaran yang berpotensi apabila menggunakan sistem Linux, seperti pemecahan memori, kebocoran memori, pemetaan memori, dsb. Saya harap artikel ini dapat membantu anda menggunakan sistem Linux dengan lebih baik dan membolehkan anda menikmati kelebihan dan kemudahan alamat maya dan alamat fizikal di bawah Linux.

Atas ialah kandungan terperinci Alamat maya dan alamat fizikal di bawah Linux: konsep, penukaran dan aplikasi. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!