Linux内存管理中MMU的过程是怎样的

本篇内容介绍了“Linux内存管理中MMU的过程是怎样的”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!我喜欢用图的方式来说明问题,简单直接:蓝色部分是cpu,灰色部分是内存,白色部分就是cpu访问内存的过程,也是地址转换的过程。在解释地址转换的本质前我们先理解下几个概念:TLB:MMU工作的过程就是查询页表的过程。如果把页表放在内存中查询的时候开销太大,因此为了提高查找效率,专门用一小片访问更快的区域存放地址转换条目。(当页表内容有变化的时候,需要清除TLB,以防止地址映射出错。)Caches:cpu和内存之间的缓存机制 香港云主机,用于提高访问速率,armv8架构的话上图的caches其实是L2 Cache,这里就不做进一步解释了。「那么CPU是如何通过MMU和Cache来访问内存的呢?」可以看出虚拟地址和物理地址的转换关键是过程Table Walk Unit。我们知道内核中的寻址空间大小是由CONFIG_ARM64_VA_BITS控制的,这里以48位为例,ARMv8中,Kernel Space的页表基地址存放在TTBR1_EL1寄存器中,User Space页表基地址存放在TTBR0_EL0寄存器中,其中内核地址空间的高位为全1,(0xFFFF0000_00000000 ~ 0xFFFFFFFF_FFFFFFFF),用户地址空间的高位为全0,(0x00000000_00000000 ~ 0x0000FFFF_FFFFFFFF)有了宏观概念,下面我们以内核态寻址过程为例看下是如何把虚拟地址转换为物理地址的。我们知道linux采用了分页机制,通常采用四级页表,页全局目录(PGD),页上级目录(PUD),页中间目录(PMD),页表(PTE)。如下:整个过程是比较机械的,每次转换先获取物理页基地址,再从线性地址中获取索引,合成物理地址后再访问内存。不管是页表还是要访问的数据都是以页为单位存放在主存中的,因此每次访问内存时都要先获得基址,再通过索引(或偏移)在页内访问数据,因此可以将线性地址看作是若干个索引的集合。进程在切换的时候就是根据task_struct找到mm_struct里的PGD字段,取得新进程的页全局目录,然后填充到CR3寄存器,就完成了页的切换。下面我们动手操作一下,通过代码来深度理解下虚拟地址是如何转化为物理地址的。运行结果如下:可以看出虚拟地址ffff99b488d48000对应的物理地址是80000000c8d48000。这个过程也是mmu的过程。“Linux内存管理中MMU的过程是怎样的”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注开发云网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

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