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1. 內(nèi)核初始化：
* 內(nèi)核建立好內(nèi)核頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫，假設(shè)物理內(nèi)存大小為len，則建立了[3G--3G+len]::[0--len]這樣的虛地址vaddr和物理地址paddr的線性對應(yīng)關(guān)系；
* 內(nèi)核建立一個page數(shù)組，page數(shù)組和物理頁面系列完全是線性對應(yīng)，page用來管理該物理頁面狀態(tài)，每個物理頁面的虛地址保存在page->virtual中；
* 內(nèi)核建立好一個free_list，將沒有使用的物理頁面對應(yīng)的page放入其中，已經(jīng)使用的就不用放入了；
2. 內(nèi)核模塊申請內(nèi)存vaddr = get_free_pages(mask,order)：
* 內(nèi)存管理模塊從free_list找到一個page，將page->virtual作為返回值，該返回值就是對應(yīng)物理頁面的虛地址；
* 將page從free_list中脫離；
* 模塊使用該虛擬地址操作對應(yīng)的物理內(nèi)存；
3. 內(nèi)核模塊使用vaddr，例如執(zhí)行指令mov(eax, vaddr)：
* CPU獲得vaddr這個虛地址，利用建立好的頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫，找到其對應(yīng)的物理內(nèi)存地址；
* 將eax的內(nèi)容寫入vaddr對應(yīng)的物理內(nèi)存地址內(nèi)；
4. 內(nèi)核模塊釋放內(nèi)存free_pages(vaddr,order)：
* 依據(jù)vaddr找到對應(yīng)的page；
* 將該page加入到free_list中；
5. 用戶進(jìn)程申請內(nèi)存vaddr = malloc(size)：
* 內(nèi)存管理模塊從用戶進(jìn)程內(nèi)存空間(0--3G)中找到一塊還沒使用的空間vm_area_struct(start--end)；
* 隨后將其插入到task->mm->mmap鏈表中；
6. 用戶進(jìn)程寫入vaddr(0-3G)，例如執(zhí)行指令mov(eax, vaddr)：
* CPU獲得vaddr這個虛地址，該虛地址應(yīng)該已經(jīng)由glibc庫設(shè)置好了，一定在3G一下的某個區(qū)域，根據(jù)CR3寄存器指向的current->pgd查當(dāng)前進(jìn)程的頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)該vaddr對應(yīng)的頁目錄表項為0，故產(chǎn)生異常；
* 在異常處理中，發(fā)現(xiàn)該vaddr對應(yīng)的vm_area_struct已經(jīng)存在，為vaddr對應(yīng)的頁目錄表項分配一個頁表；
* 隨后從free_list找到一個page，將該page對應(yīng)的物理頁面物理首地址賦給vaddr對應(yīng)的頁表表項，很明顯，此時的vaddr和paddr不是線性對應(yīng)關(guān)系了；
* 將page從free_list中脫離；
* 異常處理返回；
* CPU重新執(zhí)行剛剛發(fā)生異常的指令mov(eax, vaddr)；
* CPU獲得vaddr這個虛地址，根據(jù)CR3寄存器指向的current->pgd，利用建立好的頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫，找到其對應(yīng)的物理內(nèi)存地址；
* 將eax的內(nèi)容寫入vaddr對應(yīng)的物理內(nèi)存地址內(nèi)；
7. 用戶進(jìn)程釋放內(nèi)存vaddr，free(vaddr)：
* 找到該vaddr所在的vm_area_struct；
* 找到vm_area_struct:start--end對應(yīng)的所有頁目錄頁表項，清空對應(yīng)的所有頁表項；
* 釋放這些頁表項指向物理頁面所對應(yīng)的page，并將這些page加入到free_list隊列中；
* 有必要還會清空一些頁目錄表項，并釋放這些頁目錄表項指向的頁表；
* 從task->mm->mmap鏈中刪除該vm_area_struct并釋放掉；
綜合說明：
* 可用物理內(nèi)存就是free_list中各page對應(yīng)的物理內(nèi)存；
* 頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫的主要目的是為CPU訪問物理內(nèi)存時轉(zhuǎn)換vaddr-->paddr使用，分配以及釋放內(nèi)存時不會用到，但是需要內(nèi)核內(nèi)存管理系統(tǒng)在合適時機為CPU建立好該庫；
* 對于用戶進(jìn)程在6中獲得的物理頁面，有兩個頁表項對應(yīng)，一個就是內(nèi)核頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫的某個pte[i ]，一個就是當(dāng)前進(jìn)程內(nèi)核頁目錄頁表數(shù)據(jù)庫的某個 pte[j]，但是只有一個page和其對應(yīng)。如果此時調(diào)度到其他進(jìn)程，其他進(jìn)程申請并訪問某個內(nèi)存，則不會涉及到該物理頁面，因為其分配時首先要從 free_list中找一個page，而該物理頁面對應(yīng)的page已經(jīng)從free_list中脫離出來了，因此不存在該物理頁面被其他進(jìn)程改寫操作的情況。內(nèi)核中通過get_free_pages等方式獲取內(nèi)存時，也不會涉及到該物理頁面，原理同前所述。 |
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發(fā)表于 2008-05-19 21:04
發(fā)表于 2008-05-19 21:27
再頂一個，希望LZ能細(xì)化一下
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