linux 虚拟内存管理论文虚拟存储器技术论文：linux 虚拟内存管理

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1、Linux虚拟内存管理论文虚拟存储器技术论文：Linux虚拟内存管理　摘要：一般而言，计算机的内存容量是有限的，而某些进程运行所需的内存空间却有可能超过内存的总容量。这也就意味着存在这样的可能：运行某个进程，机器内存容纳不下该进程所有的代码，数据和堆栈，而是只能容纳其中的一部分。一个占用大量内存的进程在任意一段时间内需要用到的代码，数据等都是总数的一小部分，其余部分在相应时间段内对于维持进程的运行是不起作用的，于是，虚拟存储器技术应运而生。　　关键词：内存容量内存空间虚拟内存进程虚拟存储器技术　　　　Linux能够使用文件系统中的一个常规文件或一个独立的分区作为交

2、换空间。交换分区要快一些，但是很容易改变交换文件的大小。当你知道你需要多大的交换空间时，你应该使用交换分区，但是如果你不能确定的话，你可以首先使用一个交换文件，然后使用一阵子系统，你就可以感觉到要有多大的交换空间，此时，当你能够确信它的大小时就创建一个交换分区。　　1、虚拟存储器的思想　　一个进程的代码，数据，堆栈的总容量可能超过可用物理内存的容量，操作系统负责吧当前用到的那些部分保留在内存中，而把其他部分保存在磁盘上，当需要用到不再内存的某一个部分时，由操作系统把那部分调入内存，同时把已经在内存中的但是暂时用不到的部分清除出去。这些操作对用户来说都是透明的。　　

3、2、Linux支持虚拟内存（virtualmemory）　　虚拟内存是指使用磁盘当作RAM的扩展，这样可用的内存的大小就相应地增大了。内核会将暂时不用的内存块的内容写到硬盘上，这样一来，这块内存就可用于其它目了。当需要用到原始的内容时，它们被重新读入内存。这些操作对用户来说是完全透明的。当然，读写硬盘要比直接使用真实内存慢得多，所以程序就不会象一直在内存中运行的那样快。用作虚拟内存的硬盘部分被称为交换空间（swapspace）。　　3、Linux虚拟内存的实现需要6种机制的支持　　地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制和内存共享机制。

4、　　存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑地址映射到物理地址。当用户程序运行时，如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存，就发出了请求页要求。如果有空闲的内存可供分配，就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收)，并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。如果没有足够的内存可供分配，那么就调用交换机制；腾出一部分内存。另外，在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器)来寻找物理页；交换机制中也要用到交换缓存，并且把物理页内容交换到交换文件中，也要修改页表来映射文件地址。　　Linux总是假定处理器支持三级页表结构。这三届页表依次为页目录（PGD,Pag

5、eDirectory），中间页目录（PMD,PageMiddleDirectory）和页表（PTE,PageTable）.每一级页表通过虚拟地址的一个域来访问。　　4、在INTELX86TIXI的微机上　　Linux的页表结构实际上为两级其中页表目录就是PGD，页表就是PTE,而PMD和PGD实际上是合二为一的。所有有关PMD的操作实际上是对PGD的操作。所以源代码中过的形如*_pgd_*()和*_pmd_*()的函数所实现的功能是一样的。有关的宏定义如下：　　/include/asm-i386/pgtable-21level.h　　(1)#ifndef_I386

6、_PGTABLE_2LEVLE_H　　(2)#define_I386_PGTABLE_2LEVLE_H　　(3)/*　　(4)*traditionali386two-levelpagingstructure:　　(5)*/　　(6)#definePGDIR_SHIFT22　　(7)efinePTRS_PER_PGD1024　　…　　从上面的宏定义可以清楚地看到i386体系结构中PMD实际上是不存在的，PMD（中间页目录）只含有一项（#definePTRS_PER_PMD1）,实际上这一级已经是退化了。页目录PGD和页表PTE都含有1024个项。　　5、按需调页分析

7、　　我们来看一下2.4.18版的linuxkernel按需调页的过程：　　首先由缺页中断进入do_page_fault函数，该函数是缺页中断服务的入口函数。该函数先查找出现却也的虚拟存储区的vm_area_struct结构，如果没有找到则说明进程访问了一个非法地址，系统将向进程发送出错信号。若地址是合法的，则接着检查缺页时的访问模式是否合法，若不合法系统将向进程发送存储访问出错的信息。通过上述两步检查之后，可以确定发生的却也情况是正常的，可以进入下一步处理。　　/arch/i386/mm/fault.c　　147asmlinkagevoiddo_page_faul

8、t(str