Linux内存管理图解(1)逻辑地址转线性地址
来源:互联网 发布:vb.net sqlite3 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 07:04
一、逻辑地址转线性地址
机器语言指令中出现的内存地址,都是逻辑地址,需要转换成线性地址,再经过 MMU(CPU 中的内存管理单元 ) 转换成物理地址才能够被访问到。
我们写个最简单的 hello world 程序,用 gccs 编译,再反编译后会看到以下指令:
mov 0x80495b0, %eax
这里的内存地址 0x80495b0 就是一个逻辑地址,必须加上隐含的 DS 数据段的基地址,才能构成线性地址。也就是说 0x80495b0 是当前任务的 DS 数据段内的偏移。
在 x86 保护模式下,段的信息(段基线性地址、长度、权限等)即段描述符 占 8 个字节,段信息无法直接存放在段寄存器中(段寄存器只有 2 字节)。 Intel 的设计是段描述符集中存放在 GDT 或 LDT 中,而段寄存器存放的是段描述符在 GDT 或 LDT 内的索引值 (index) 。
Linux 中逻辑地址等于线性地址 。为什么这么说呢?因为 Linux 所有的段(用户代码段、用户数据段、内核代码段、内核数据段)的线性地址都是从 0x00000000 开始,长度 4G ,这样 线性地址 = 逻辑地址 + 0x00000000 ,也就是说逻辑地址等于线性地址了。
这样的情况下 Linux 只用到了 GDT ,不论是用户任务还是内核任务,都没有用到 LDT 。 GDT 的第 12 和 13 项段描述符是 __KERNEL_CS 和 __KERNEL_DS ,第 14 和 15 项段描述符是 __USER_CS 和 __USER_DS 。内核任务使用 __KERNEL_CS 和 __KERNEL_DS ,所有的用户任务共用 __USER_CS 和 __USER_DS ,也就是说不需要给每个任务再单独分配段描述符。内核段描述符和用户段描述符虽然起始线性地址和长度都一样,但 DPL( 描述符特权级 ) 是不一样的。 __KERNEL_CS 和 __KERNEL_DS 的 DPL 值为 0 (最高特权), __USER_CS 和 __USER_DS 的 DPL 值为 3 。
用 gdb 调试程序的时候,用 info reg 显示当前寄存器的值:
cs 0x73 115
ss 0x7b 123
ds 0x7b 123
es 0x7b 123
可以看到 ds 值为 0x7b, 转换成二进制为 00000000 01111011 , TI 字段值为 0, 表示使用 GDT , GDT 索引值为 01111 ,即十进制 15 ,对应的就是 GDT 内的 __USER_DATA 用户数据段描述符。
从上面可以看到, Linux 在 x86 的分段机制上运行,却通过一个巧妙的方式绕开了分段。
Linux 主要以分页的方式实现内存管理。
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