趣谈Linux操作系统学习笔记：第二十一讲

一、分段机制

1、分段机制的原理图

2、段选择子

3、段偏移量

例如，我们将上面的虚拟空间分成以下 4 个段，用 0～3 来编号。每个段在段表中有一个项，在物理空间中，段的排列如下图的右边所示。

4、段表

#define GDT_ENTRY_INIT(flags, base, limit) { { { \
		.a = ((limit) & 0xffff) | (((base) & 0xffff) << 16), \
		.b = (((base) & 0xff0000) >> 16) | (((flags) & 0xf0ff) << 8) | \
			((limit) & 0xf0000) | ((base) & 0xff000000), \
	} } }

一个段表项由段基地址 base、段界限 limit，还有一些标识符组成

DEFINE_PER_CPU_PAGE_ALIGNED(struct gdt_page, gdt_page) = { .gdt = {
#ifdef CONFIG_X86_64
	[GDT_ENTRY_KERNEL32_CS]		= GDT_ENTRY_INIT(0xc09b, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_KERNEL_CS]		= GDT_ENTRY_INIT(0xa09b, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_KERNEL_DS]		= GDT_ENTRY_INIT(0xc093, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_DEFAULT_USER32_CS]	= GDT_ENTRY_INIT(0xc0fb, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS]	= GDT_ENTRY_INIT(0xc0f3, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS]	= GDT_ENTRY_INIT(0xa0fb, 0, 0xfffff),
#else
	[GDT_ENTRY_KERNEL_CS]		= GDT_ENTRY_INIT(0xc09a, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_KERNEL_DS]		= GDT_ENTRY_INIT(0xc092, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS]	= GDT_ENTRY_INIT(0xc0fa, 0, 0xfffff),
	[GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS]	= GDT_ENTRY_INIT(0xc0f2, 0, 0xfffff),
......
#endif
} };
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(gdt_page);

5、分析

分页机制本质上来说就是类似于linux文件系统的目录管理一样，页目录项和页表项相当于根目录和上级目录，
页内便宜量就是相对路径，
绝对路径就是整个32位地址，分布式存储系统也是采用的类似的机制，先用元数据存储前面的路径，
再用块内偏移定位到具体文件，感觉道理都差不多

二、内存分页

1、物理内存

下图，举了一个简单的页表的例子，虚拟内存中的页通过页表映射为了物理内存中的页

2、虚拟地址管理

分页机制本质上来说就是类似于linux文件系统的目录管理一样，页目录项和页表项相当于根目录和上级目录，
页内变量就是相对路径，
绝对路径就是整个32位地址，分布式存储系统也是采用的类似的机制，先用元数据存储前面的路径，
再用块内偏移定位到具体文件，感觉道理都差不多

三、总结时刻

这一节我们讲了分段机制、分页机制以及从虚拟地址到物理地址的映映射方式。总结一下这两节，我们可以把内存管理系统精细化为下面三件事情：

第一：虚拟内存空间的管理，将虚拟内存分成大小相等的页；

第二：物理内存的管理，将物理内存分成大小相等的页；

第三：内存映射，将虚拟内存也和物理内存也映射起来，并且在内存紧张的时候可以换出到硬盘中。