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linux是一個多用戶、多任務(wù)的實時內(nèi)核操作系統(tǒng)，為了讓內(nèi)存資源能夠更好地高效地應(yīng)用于每一個任務(wù)，Linux內(nèi)核中使用了“頁表”機(jī)制來對虛擬內(nèi)存空間進(jìn)行管理。linux頁表機(jī)制是一種映射機(jī)制，可以讓操作系統(tǒng)把物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存之間進(jìn)行映射，從而更加方便地調(diào)用物理內(nèi)存。 頁表通過幾種不同的索引把物理內(nèi)存和邏輯地址空間之間進(jìn)行映射，頁表中有多級頁表，大概有三級，第一級頁表尋址最大4G，第二級頁表尋址最大2G，第三級頁表尋址最大4M。
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了解了頁表機(jī)制，讓我們來介紹實際的Linux操作系統(tǒng)中頁表的運(yùn)作。Linux系統(tǒng)通過虛擬內(nèi)存技術(shù)來實現(xiàn)內(nèi)存的虛擬化，它將內(nèi)存空間劃分為物理地址空間、內(nèi)核空間和用戶空間。Linux中采用的虛擬內(nèi)存機(jī)制，在物理內(nèi)存被大量分配時，會將某一段物理內(nèi)存被映射到特定的虛擬地址，然后引用虛擬地址來完成讀寫等操作。從這里可以看出，按照Linux的設(shè)計理念，程序的執(zhí)行過程會使用頁表來完成物理地址空間到虛擬地址空間的映射工作。
Linux頁表機(jī)制由于其設(shè)計簡單、操作簡單、提升性能的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于多種操作系統(tǒng)，比如Windows、Unix等操作系統(tǒng)。在Linux系統(tǒng)中，每個進(jìn)程都有一個自己獨(dú)立的內(nèi)存頁表，頁表用來管理虛擬內(nèi)存空間，并將內(nèi)存中的邏輯地址空間映射到物理地址空間，達(dá)到虛擬內(nèi)存空間的訪問。
Linux頁表機(jī)制為操作系統(tǒng)提供了可靠的內(nèi)存管理性能，從而大大提升了系統(tǒng)的效率，用戶也能方便地使用內(nèi)存資源。以上就是Linux頁表機(jī)制的一些基本原理，如果你想進(jìn)一步了解，可以查看Linux內(nèi)核源碼，這里可以看到當(dāng)前內(nèi)核使用的頁表原理。
“`c
struct page {
unsigned long flags; // 頁的標(biāo)志
atomic_t _count; // 頁的引用計數(shù)
struct address_space *mapping;// 這個頁面隸屬的抽象存儲空間
};
typedef struct address_space {
struct address_space_operations *a_ops;// 對存儲空間的操作集
void *host;// 所謂的host=的對象
// 例如你留的內(nèi)存 就可以以某文件的inode為host 以此來確定你分到空間屬于誰
uint32_t pagesize;// 單頁大小
uint32_t writeback_index;// 回寫索引
}address_spacce_t;
struct page_table_entry {
uint32_t present : 1;// 頁存在位 0表示不存在
uint32_t writeable : 1;// 可寫位
uint32_t user_access : 1;// 用戶級別 0 表示內(nèi)核級別，1表示用戶級別
uint32_t write_through : 1;// 寫后續(xù)回寫位
uint32_t cache_disable : 1;// 關(guān)閉緩存
uint32_t accessed : 1;// 訪問標(biāo)志位
uint32_t dirty : 1;// 寫入標(biāo)志位
uint32_t pat0 : 1;// PAT類型，其實這個可以不存在
uint32_t global : 1;// 全局標(biāo)志位
uint32_t page_index : 20;// 頁號
};
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網(wǎng)頁名稱：深入淺出Linux頁表機(jī)制（linux頁表機(jī)制）
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