第10章linux中的内存管理ppt课件.ppt

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1、Linux中的内存管理1从机器加电启动开始，处理器就在不断的取指令、执行指令。内存分配和内存寻址是关系系统运行很重要的问题。要更深入理解系统底层的管理机制，难免要涉及内核实现机制的分析。本章将先分析内存管理，然后再通过具体实例进行编程体验。2关于内核源码学习系统实现的具体细节最终落到源代码上。从理解运行机制出发，分析各种数据结构。在理论明了、有一定的程序基础后再阅读梳理代码，这是需要反复且花功夫的一件事。阅读工具帮助追踪复制调用，数据结构定义等windows环境下利用SourceInsightli

2、nux环境下利用lxr(linuxcrossreference)或glimpse等阅读顺序一般按顺序阅读启动代码；然后进行专题阅读，如进程部分，内存管理部分等。在每个功能函数内部应该一步步来。OK，感兴趣的话，反复读。纵向：顺着程序的执行顺序逐步进行。横向：分模块进行划分不是绝对的，而是经常结合在一起进行Linux的启动：顺着linux的启动顺序读，大致流程如下（以X86平台为例）：./arch/x86/boot/bootSect.S./arch/x86/boot/setup.S./arch/x8

3、6/kernel/head.S./init/main.c中的start_kernel()对于内存管理等部分，可以单独拿出来按模块进行阅读分析。参考书——《LINUX内核源代码情景分析》3主要内容进程用户空间管理1内存寻址2物理内存分配和回收34内存寻址15简单的说系统运行就是两步：①装入内存、②执行；从装入内核、运行内核，到装入用户程序、运行用户程序。怎么从内存中执行第1条指令？系统初始化时装入OS内核程序：这意谓着要构建操作系统进程，最关键的还包括给内核分配空间并构建内核占用空间的页表——记录内

4、核在内存的哪里。（内存分配）初始化完成后，内核程序已放进内存。执行阶段，处理器只需按规定的机制查询内核的页表找到要执行的指令然后依次执行即可，当然难免遇到程序跳转，可利用栈进行相应的跳转和返回。（内存寻址）6如何运行用户程序的第1条指令？由内核装入用户程序：同样要构建用户程序的进程，给用户进程分配空间并构建页表——记录下来进程在内存的哪里。（内存分配）用户程序装入后，执行阶段处理器也是按规定的机制查询用户进程的页表找到要执行的指令然后依次执行即可，难免遇到程序跳转，可利用栈进行相应的跳转和返回。（

5、内存寻址）实际上内存分配和内存寻址方式是密切联系的，先假设用户程序的内存已经分配，看看指令寻址过程具体是怎样的74、物理地址、虚拟地址及线性地址几个地址名词物理地址：将主板上的物理内存条所提供的内存空间定义为物理内存空间，其中每个内存单元的实际地址就是物理地址。虚拟地址：将应用程序员看到的内存空间定义为虚拟地址空间(或地址空间)，其中的地址就叫虚拟地址(或虚地址)，分段机制下，一般用“段：偏移量”的形式来描述。线性地址：指一段连续的，范围为0到n的地址空间，一个线性地址就是线性地址空间的一个绝对地

6、址。8Linux是什么样的地址映射机制？内存管理有两种，一种是段式管理，另一种是页式管理，而页式管理更为先进。从80年代中期开始，页式内存管理进入了各种操作系统(以Unix为主)的内核，一时成为操作系统的一个热点。9硬件对系统寻址方式的制约：Intel平台：其80286开始实现保护模式的分段机制，但是很快就发现，光有段式内存管理而没有页式内存管理会使它的X86系列逐渐失去竞争力以及作为主流CPU产品的地位。于是，从80386到后来的IA32中实现了对页式内存管理的支持。但为了兼容旧的系统结构，它的

7、页式存储管理只能建立在段式存储管理的基础上。其他平台：多数硬件不支持分段机制，而是线性地址分页机制10linux设计地址映射机制要考虑：IntelIA32的分段机制是不可禁止的，linux适应IA32就必须支持分段机制；但若要方便移植到其他平台，还要方便去除分段机制；11①何谓“支持硬件分段机制”：在要求分段的硬件下，地址处理必须的流程是通过段寄存器找到段处理的相关信息：段基址、段界限等。面对intel这种强硬需求，linux必须提供这些信息，并提供程序流程进行分段处理。但Linux没有妥协，它做

8、了特殊的段机制设计：linux上的程序文件面向硬件只描述代码段和数据段（各有内核态和用户态）共4个段，且段基址都为0，段界限为4GB。段机制前后地址实际上没有变化，然后进入分页机制②方便移植：段机制前后地址实际上没有变化——意谓着在不要求分段的其他硬件平台上，上述的段处理程序就可以很容易的裁掉而不影响分页地址处理。12段a段b段b思考：linux下使每个段基址为0，段界限为4GB。①比较a、b段的第一条指令地址，若按段思维，段基址都是0，段内指令从偏移0开始，两个段指令地址不就相同