在说Linux的内存管理之前，先说一下X86的内存管理方式。
16位的CPU内部拥有20位地址总线，它的寻址范围是2的20次方，也就是1M的内存空间，数据总线却有16位，16位CPU用于存放地址的寄存器（IP,SP ......）只有16位，因此能有访问65535个存储空间，也就是64K。为了能够访问1M的存储空间，CPU采用了内存分段的管理模式，并在CPU内部加入了段寄存器，16位CPU把1M的空间分为若干个逻辑段，每个逻辑段的起始地址（段地址）必须是16的倍数，即最后4个二进制位必须全为0,逻辑段的最大容量为64K。
逻辑地址= 段基地址+段内偏移量 由逻辑地址得到物理地址的公式为：PA=段寄存器的值 x 16（得到基址） + 逻辑地址（乘以16是因为16位的寄存器存的是20位的地址，由上知最后4位为0，所以存的时候不存，即只存高16位，也就相当于左移4位，所以计算时需要右移4位，也就是乘以16）
下面来说一下逻辑地址，线性地址，物理地址，和虚拟地址的区别：
线性地址：是逻辑地址到物理转换的中间层，连续的，不分段的0~4G的地址空间（有时也称为虚拟地址）。
物理地址：也就是实际地址，就是地址总线所访问的地址。
逻辑地址：（也叫相对地址）按Intel说的定义是由一个段标识符加上一个指定段内的相对地址偏移量（也可以理解成代码中去地址符号后得到的地址）。例如变量A的地址为0x80000000，则A的逻辑地址为【A的段代码标识符：0x80000000】
不同的逻辑地址可以映射到相同的线性地址上（因为段的基址不同），不同的线性地址也可以映射到相同的物理地址上（因为所使用的页目录和页表不同），多是多对一的关系。
CPU为32位时，分为实模式和保护模式，实模式时和16的CPU 是一样的，而保护模式采用的分段机制和分页机制。
从逻辑地址到线性地址的转换过程为：首先从
段选择符寄存器中找到相应的
段描述符的索引，然后从
段描述符中读出相应的段的基址和偏移量。
段的基址（放在段的基址寄存器中）+偏移量= 线性地址。
从线性地址到物理地址的转换过程为：（若没有启动分页机制则线性地址就是物理地址）从
CR3寄存器（进程运行时操作系统自动把页目录地址存到CR3寄存器中）取出
页目录地址。
CR3中取出的页目录地址 + 线性地址的最高10位[31 ：22] = 页表地址
页表地址 + 线性地址的中间10位[21 : 12] = 物理页的起始地址
物理页的起始地址 + 最后12的偏移地址 = 物理地址
图形如下：
采用的是二级管理模式：即页目录表中项不是页的地址，而是页表的地址，还有采用三级管理模式，四级管理模式的，此时的线性地址就不是32位了，而是64位。分页的大小有64K的，有4k的，也有极小页1k的，当以4K分页时，4GB=4k x 2的20次方，也就是有2的20次方个页，至于为什么可以覆盖4G的线性地址空间的计算过程为：页目录中有2的10次方个页表（线性地址的最高10位），而一个页表中有2的10次方个也（中间10位），一个页中又有2的12次方个偏移地址，所以连乘后刚好为4G。
物理的地址的分页的大小和页的分页大小是一样的，段的长度不是固定的，页的长度是固定的。
最后说一下Linux的内存管理：Linux的内存管理可以说是完全的分页管理机制，页可以说是有限的采用了分页管理机制，因为所有的段的基址都是0，由此得出每个段的逻辑地址空间范围都是0~4G，因此逻辑地址与线性地址保持一致（即逻辑地址偏移量的字段的值总是与线性地址是一样的），在Linux中提到的逻辑地址（相对地址）和线性地址（虚拟地址）可以认为是一样的，看来Linux巧妙的把分段机制给避过去了，完全采用分也地址，说有限的采用时所有段的机制都是0.
Linux的页式地址管理图如下：
Linux把虚拟地址空分为两部分，用户地址空间和内核地址空间，从0~0xbfffffff为用户地址空间，3G到4G为内核地址空间，
阅读(1288) | 评论(0) | 转发(0) |
