《深刻理解linux內核》第二章 內存尋址

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• 三種不一樣的內存地址

  • 邏輯地址(logical address)包含在linux實際指令中的地址，即分段式地址，是對應的硬件平臺段式管理轉換前地址
    由16位的段選擇符(segment selector)和32位的偏移量組成。
  • 線性地址(linear address)(虛擬地址(virtual address))是一個32位無符號整數，能夠表示4G的地址，值範圍從0x00000000-0xffffffff。
    線性地址則對應了硬件頁式內存的轉換前地址。
  • 物理地址(physical address)
    用32位或者36位無符號整數表示。用於內存芯片級的單元尋址，與處理器和CPU鏈接的地址總線相對應。
  • 三者之間的關係邏輯地址------>分段單元------>線性地址------>分頁單元------>物理地址

• 硬件中的分段
  

  • 段選擇符和段寄存器
    
    
    如圖所示，16位段選擇符的最後13位是索引號，第0和1位是2bit位的請求者特權等級（一共有4中特權等級，linux只使用內核態仍是用戶態），第2位爲表指示器。
    段寄存器有css,ss,ds,es,fs,gs。其中前三個有特殊用途，後三個是通用段寄存器。
  • 段描述符（segment descriptor）
    段描述符表放在全卷描述符表（global descriptor table）GDT或者局部描述符表(local descriptor table) LDT 中。
    具體的段描述符表類型能夠看這裏：http://www.sandpile.org/x86/desc.htm
  • 邏輯地址轉線性地址過程
    
    過程分三步：
    • 檢查段寄存器中的TI和RPL標誌，肯定段描述符在GDT仍是LDT中；
    • 把段寄存器INDEX的值*8+GDT/LDT中保存的地址，便可獲得段描述符地址。（該地址在64位處理器是64位，在32位處理器是32位）。
      若是咱們用GDB調試程序時，觀察幾個段寄存器的值，能夠和本書及linux源碼中的預設值獲得印證。段寄存器的INDEX的值正好是在段描述符表中所在的位置。且64位和32位的區別很大。
    • 把邏輯地址的便宜量和段描述符的BASE字段相加便可獲得線性地址。

• LINUX中的分頁

  • 32位系統未開啓地址擴展
    CR3===>PGD(10)==>PT(10)==>OFFSET(12)　　此時頁目錄項和頁表項是32位的，每一個頁表正好在一個頁上，恰好是2^10*4Byte=4096kb  恰好是一頁。
  • 32位開啓物理地址擴展
    CR3==>PGD(2)==>PMD(9)==>PT(9)==>OFFSET(12)  此時頁目錄項和頁表項都是64位，但他們是9位的，因此每一個頁表佔用的恰好是2^9*8Byte 恰好也是一頁
  • 64位系統
    CR3==>PGD(9)==>PUD(9)==>PMD(9)==>PT(9)==>OFFSET(12)
    
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