9、linux内存管理子系统

管理模型

 

右边是虚拟地址，左下角是虚拟地址到物理地址的转换。

在linux系统程序中都是用虚拟地址。虚拟地址空间是由硬件来决定的。例如32位的系统，虚拟地址空间是4G=2的32次方。0-3G是用户空间，3G-4G是内核空间。而内核空间又被分为了四个部分：直接映射区（896M），vmalloc区，永久映射区，固定映射区。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

虚拟地址到物理地址的转换

上图的简述：首先在我们的cr3寄存器中，存放的是页目录的基地址，然后虚拟地址把他转换为物理地址。然后怎么去找到我们的存储单元呢？首先高10位和我们的cr3相加，就可以找到一个页目录项里的页表的基地址。页表的基地址，再加上中间的10位，就可以找到一个物理页的基地址。物理页的基地址再去加上最后12位的偏移，就可以找到这个物理页，就可以去找到这个物理存储单元了。大小通常是4K大小。

我们知道，对于4G的内存，从3G----3G+896M，称为低端内存，3G+896M----4G称为高端内存。

1. 所谓直接映射区，顾名思义就是直接映射的关系。直接的关系体现在，物理内存地址和他的虚拟内存之间的大小是固定的：相差3G大小。例如，有一个虚拟地址为3G+128M，那么他的物理地址为128M。
2. Vmalloc区，他可以访问高端和低端区域，没有直接的映射关系。
3. 永久映射区，固定用来访问高端内存的。
4. 固定映射区，这个区域的地址与我们的特殊的寄存器建立联系的。

   

   在linux系统中，为了避免内存的浪费，采用的是虚拟内存，所谓的虚拟内存就是当你在用户程序使用malloc函数去创建一个内存空间的时候，系统分配给你的是虚拟地址，当你真正要使用到这个物理地址的时候，会产生一个请页异常(缺页异常），此时系统才会给你分配真正的物理空间。在内核程序存在两种情况：第一是：当我们使用vmalloc函数申请内存空间的时候，也是跟用户程序一样的情况。第二是：当我们采用Kmalloc函数申请内存空间的时候，内存才会分配给你虚拟内存和物理内存映射好的内存空间。原理是：内核里有一个slab函数，他会从空闲的物理内存中，取一些物理内存放到他的池子里面。当我们使用Kmalloc的时候，就会从池中分配一些给你。

   这些知识现在知识了解，等学了驱动才去深入。