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分类: LINUX

2009-03-27 18:02:06

  同学去百度被问到的一些面试题的整理,因为是内推并没有参加笔试。以下的面试问题仅仅针对内核,如果你是做应用的,你可能会觉得一头雾水(话说我也是刚开始看内核来着)。另外,相信我,同学被问到的问题应该算是比较深入了,因为我毕业那年找工作虽然没有去百度面试过,但是有不少同学去过,他们被问到的问题大部分停留在应用层和算法部分,所以你不一定会被问到这样的问题,但如果你是做内核的,那么你必须要知道这些东西。
   1.高端内存在线性地址中如何被映射,给出永久映射代码的例子。
    这个问题我想大部分人回答出来个大概应该不成问题,但是给出具体的代码例子,我相信就并不轻松了。
    首先由我开个头:内核可以访问所有的物理页面,也就是说内核页面的映射应该囊括所有的物理内存区,而线性地址映射的情况是内核映射1G大小的空间,另外3G大小的空间为用户地址空间。如果物理内存的大小大于1G内核如何映射呢?
    实际上,“内核映射空间”也达不到 1G, 还得留点线性空间给“内核动态映射空间”。因此,Linux 规定“内核直接映射空间” 最多映射 896M 物理内存。那么如何完成映射呢,大家可以去看linux内核的书,我的描述比较浅薄,所以部分转载,部分自己写:(强调一下,以下内容大部分为转载)
    对于高端内存,可以通过 alloc_page() 或者其它函数获得对应的 page,但是要想访问实际物理内存,还得把 page 转为线性地址才行,也就是说,我们需要为高端内存对应的 page 找一个线性空间,这个过程称为高端内存映射。
    线性地址空间 PAGE_OFFSET + 896M 至4G的最后128M线性地址  <==映射==>  896M以上的物理页框,非直接映射。有3种方法:非连续内存区映射,永久内核映射,临时内核映射(固定映射)
   从 PAGE_OFFSET开始的线性地址区域为:
   PAGE_OFFSET(3G)|物理内存映射 --8M-- vmallot区 --4K-- vmallot区 --8K-- 永久内核映射(4M)--临时内核映射(固定映射4M)|4G 
1、映射到“内核动态映射空间”
这种方式很简单,因为通过 vmalloc() ,在”内核动态映射空间“申请内存的时候,就可能从高端内存获得页面(参看 vmalloc 的实现),因此说高端内存有可能映射到”内核动态映射空间“ 中。

2、永久内核映射
如果是通过 alloc_page() 获得了高端内存对应的 page,如何给它找个线性空间?
内核专门为此留出一块线性空间,从 PKMAP_BASE FIXADDR_START ,用于映射高端内存。在 2.4 内核上,这个地址范围是 4G-8M 4G-4M 之间。这个空间起叫“内核永久映射空间”或者“永久内核映射空间”

这个空间和其它空间使用同样的页目录表,对于内核来说,就是 swapper_pg_dir,对普通进程来说,通过 CR3 寄存器指向。

通常情况下,这个空间是 4M 大小,因此仅仅需要一个页表即可,内核通过来 pkmap_page_table 寻找这个页表。

通过 kmap(), 可以把一个 page 映射到这个空间来

由于这个空间是 4M 大小,最多能同时映射 1024 page。因此,对于不使用的的 page,及应该时从这个空间释放掉(也就是解除映射关系),通过 kunmap() ,可以把一个 page 对应的线性地址从这个空间释放出来。


3、临时映射

内核在 FIXADDR_START FIXADDR_TOP 之间保留了一些线性空间用于特殊需求。这个空间称为“固定映射空间”

在这个空间中,有一部分用于高端内存的临时映射。

这块空间具有如下特点:

1、  每个 CPU 占用一块空间

2、  在每个 CPU 占用的那块空间中,又分为多个小空间,每个小空间大小是 1 page,每个小空间用于一个目的,这些目的定义在 kmap_types.h 中的 km_type 中。

 当要进行一次临时映射的时候,需要指定映射的目的,根据映射目的,可以找到对应的小空间,然后把这个空间的地址作为映射地址。这意味着一次临时映射会导致以前的映射被覆盖。

这里是总结性的描述,下一篇blog是比较详细的代码~

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