• Linux将虚拟地址空间划分为两个部分,分别称为内核空间和用户空间

各个系统进程的用户空间是完全彼此分离的,而虚拟地址空间顶部的内核空间总是同样的,无论当前执行的是哪个进程。

  • 尽管Intel处理器区分4中特权级别,当Linux只使用两种不同的状态:核心态和用户态。两种状态的关键差别在于对高于TASK_SIZE的内存区域的访问。
  • 在中断上下文中运行不能访问虚拟地址空间中的用户空间部分。CPU大多数时间都在执行用户空间的代码,当应用程序执行系统调用时,则切换到核心态,内核将完成其请求。在此期间,内核可以访问虚拟地址空间中的用户部分。在系统调用完成以后,CPU切换回用户状态。硬件中断也会使CPU切换到核心态,这种情况下内核不能访问用户空间。

图中所示两个进程的虚拟地址空间,都被内核划分为很多等长的部分。这些部分称之为。物理内存也划分为同样大小的页。

物理内存页经常称作页帧。相比之下,页则专指虚拟地址空间中的页。

  • 页表

用来将虚拟地址空间映射到物理地址空间的数据结构称为页表。

  • 多级分

为了减小页表的大小并容许忽略不需要的区域,计算机体系结构的设计会将虚拟地址划分为多个部分,如上图所示,将虚拟地址划分为4部分,这样就需要一个三级的页表。

  • 文件系统

Ext2基于inode,即它对每个文件都构造了一个单独的管理结构,称为inode,并存储到磁盘上。inode包含了文件所有的元信息(例如所有者、访问权限等),以及指向相关数据块的指针。目录可以表示为普通文件,其数据包括了执行目录下所有文件的inode指针,因而层次结构得以建立。

  • 虚拟文件系统(VFS)

内核提供了一个额外的软件层VFS,将各种底层文件系统的具体特性与应用层(和内核自身)隔离开来。VFS既是向下的接口(所有文件系统都必须实现该接口),同时也是向上的接口(用户进程通过系统调用最终能访问文件系统的功能)。

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