2019-05-16- 内存管理(下)
- 虚拟内存地址到物理内存地址的映射
- 分段
- 虚拟地址 = 段选择子(段寄存器) + 段内偏移量
- 段选择子 = 段号(段表索引) + 标识位
- 段表 = 物理基地址 + 段界限(偏移量范围) + 特权等级
- Linux 分段实现
- 段表称为段描述符表, 放在全局标识符表中
- Linux 将段基地址都初始化为 0, 不用于地址映射
- Linux 分段功能主要用于权限检查
- Linux 通过分页实现映射
- 物理内存被换分为大小固定(4KB)的页, 物理页可在内存与硬盘间换出/换入
- 页表 = 虚拟页号 + 物理页号; 用于定位页
- 虚拟地址 = 虚拟页号 + 页内偏移
- 若采用单页表, 32位系统中一个页表将有 1M 页表项, 占用 4MB(每项 4B)
- Linux 32位系统采用两级页表: 页表目录(1K项, 10bit) + 页表(1K项, 10bit)(页大小(4KB, 12bit))
- 映射 4GB 内存理论需要 1K 个页表目录项 + 1K\*1K=1M 页表项, 将占用 4KB+4MB 空间
- 因为完整的页表目录可以满足所有地址的查询, 因此页表只需在对应地址有内存分配时才生成;
- 64 为系统采用 4 级页表展开 11
2019-05-15分页机制本质上来说就是类似于linux文件系统的目录管理一样，页目录项和页表项相当于根目录和上级目录，页内便宜量就是相对路径，绝对路径就是整个32位地址，分布式存储系统也是采用的类似的机制，先用元数据存储前面的路径，再用块内偏移定位到具体文件，感觉道理都差不多作者回复: 是的
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2019-06-03[root@openstack-rocky ~]# getconf PAGE_SIZE
4096
[root@openstack-rocky ~]# cat /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages
0
[root@openstack-rocky ~]# grep Huge /proc/meminfo
AnonHugePages: 612352 kB
HugePages_Total: 0
HugePages_Free: 0
HugePages_Rsvd: 0
HugePages_Surp: 0
Hugepagesize: 2048 kB
[root@openstack-rocky ~]# free -g
total used free shared buff/cache available
Mem: 5 4 0 0 0 0
Swap: 5 0 5
[root@openstack-rocky ~]# echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages
[root@openstack-rocky ~]# free -g
total used free shared buff/cache available
Mem: 5 5 0 0 0 0
Swap: 5 0 5
[root@openstack-rocky ~]# grep Huge /proc/meminfo
AnonHugePages: 618496 kB
HugePages_Total: 242
HugePages_Free: 242
HugePages_Rsvd: 0
HugePages_Surp: 0
Hugepagesize: 2048 kB展开 5
2019-07-2064位Linux机器，4KB页大小，那虚拟地址组成应该是：22位PGD、10位PUD、10位PMD、10位PTE、12位页偏移地址作者回复: 由于x86_64处理器硬件限制。x86_64处理器地址线只有48条，故而导致硬件要求传入的地址48位到63位地址必须相同。 4K页面下， 48位线性地址分为5段，位宽度分别是9、9、9、12。映射的方法为页表查找。
1 4- 2019-05-15请问老师为什么一个表项用4个字节去存储呢
作者回复: 规定，可以去查一下表项的结构，太细节了，所以这里没有提
1 4 
2019-05-15分页，分段机制的优劣在于哪儿呢，为什么有分页分段作者回复: 都是硬件的机制，操作系统作为软件要用硬件机制。文章里面写了优劣势了。分段容易碎片，不容易换出。
1 3- 2019-05-15为什么页的默认大小是4KB，这是以什么理由定下来的，为什么不是2KB或者8KB呢
作者回复: 历史因素吧
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2020-01-28通过本篇内容，学习到在内存空间不足的情况下，使用索引可以有效的减少内存消耗，如果一层索引消耗还是无法接受，可以生成多级索引，除了第一层是提前创建，其余索引通过懒加载的方式创建出来。
虚拟内存和物理内存中的管理，就是将内存空间划分成一个个大小相等的页，并对其做多级索引。在将虚拟内存和物理内存映射起来时，如果内存吃紧，可以将部分内存页面换出到磁盘上。
2020-01-11处理器体系结构支持多重页面大小，操作系统可以根据需要进行相关设置，Linux可以通过hugepage，结合处理器支持页面大小设置多种页面大小，相关笔记： https://garlicspace.com/2020/01/10/%e5%86%85%e5%ad%98%e7%ae%a1%e7%90%86-%e9%a1%b5%e9%9d%a2%e5%a4%a7%e5%b0%8f/作者回复: 是的，Hugepage在优化内存的时候，经常使用，例如虚拟机或者DPDK使用Hugepage
- 2020-01-07老师，现在不都是用倒排页表了吗？还用多级页表吗？
作者回复: 本课程主要解析x86和x86_64
2019-12-26请问老师，Linux 里物理页面和虚拟页面大小是否必须相等?
我觉得应该相等，因为两者偏移量是共享的,多谢！
2019-12-10老师您好，之前学习操作系统的时候，记得内存有三种管理方式，分段、分页、段页。按我的理解，其实在Linux下面，分段只是为了区分ring0和ring3，实际后面的寻址全都是通过多级分页来完成的。这样理解对吗？
2019-11-25虚拟和物理地址的映射关系有两种：段表，页表。linux偏向于使用页表- 2019-11-14使用分页机制将虚拟地址转化为物理地址时，就需要有一个页表，将各个页的起始地址信息给管理起来，每一个进程都需要保存有一个完整的页表
2019-11-13老师，这里的段和页是个什么关系，怎么关联起来？
2019-11-06老师问个问题：1.如果是因为页表必须连续而且每个进程的页表不一样，所以只有一级页表时需要每个进程占用4M空间，那这4M页表存放到哪里？系统又是怎么找到的？2.如果采用两级页表，为什么第一级需要页目录需要全部存储，而第二级页表就可以只存使用的那一页，这两级页表又是放到哪里，需要怎么找到？3.第一级需要4k，就算只使用实际内存一页的内容，第二级是不是也至少需要存储一个完整页4k，一共就是8k，那就是至少占用8k，文中说最多占用4k是我没有理解语义吗？- 2019-11-05老师，我问一下，这么理解页表项对不对：以4G内存为例，就是一级目录还是4M，然后每个进程都有4K的页表目录，假设有100个进程就需要4M+400K的内存来定义页表项。
2019-10-021. 也就是说分段是建立在分页的基础上的，比如进程用户态内存空间的分段，但是再细看其实是分页的
2.多级页表应该就是“王争”讲的跳表
老师我理解的对吧？- 2019-09-09老师您好，请问这个版本的内核没有使用到硬件的LGT表项么？ 我记得GDT和LDT一般是配套使用的？
- 2019-09-09老师您好，为什么二级页表的机制会节省空间呢？ 如果一级页表的话不能够实现 只分配使用到的内存空间么？