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Linux内核页表管理-那些鲜为人知的秘密

，而页表管理是在虚拟内存管理中尤为重要，本文主要以回答几个页表管理中关键性问题来解析Linux内核页表管理，看一看页表管理中那些鲜为人知的秘密。...1）地址转换 将虚拟地址转换为物理地址 2）权限管理 管理cpu对物理页的访问，如读写执行权限 3）隔离地址空间 隔离各个进程的地址空间，使其互不影响，提供系统的安全性 打开mmu后，对没有页表映射的虚拟内存访问或者有页表映射但是没有访问权限都会发生处理器异常...Linux内核为何使用多级页表？...2.找到L0级转换表，然后从虚拟地址中获得L0索引，通过L0索引找到相应的表项（arm64中称为L0表描述符，内核中叫做PGD表项），从表项中获得L1转换表基地址。...5.找到L3级转换表，然后从虚拟地址中获得L3索引，通过L3索引找到页表项（arm64中称为页描述符,内核中叫做页表项）。

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Linux-3.14.12内存管理笔记【建立内核页表（3）

前面已经分析了内核页表的准备工作以及内核低端内存页表的建立，接着回到init_mem_mapping()中，低端内存页表建立后紧随着还有一个函数early_ioremap_page_table_range_init...page_table_kmap_check()，其入参调用的one_page_table_init()是用于当入参pmd没有页表指向时，创建页表并使其指向被创建的页表。...，如果是，则把其pte页表的内容拷贝到page_table_range_init()申请的页表空间中，并将newpte新页表的地址设置到pmd中（32bit系统实际上就是页全局目录），然后调用__flush_tlb_all...为了避免前期可能对固定映射区已经分配了页表项，基于临时内核映射区间要求页表连续性的保证，所以在此重新申请连续的页表空间将原页表内容拷贝至此。...值得注意的是，与低端内存的页表初始化不同的是，这里的页表只是被分配，相应的PTE项并未初始化，这个工作将会交由以后各个固定映射区部分的相关代码调用set_fixmap()来将相关的固定映射区页表与物理内存关联

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    Linux-3.14.12内存管理笔记【建立内核页表（1）】

    前面已经分析过了Intel的内存映射和linux的基本使用情况，已知head_32.S仅是建立临时页表，内核还是要建立内核页表，做到全面映射的。...建立内核页表前奏，了解两个很关键的变量： max_pfn：最大物理内存页面帧号； max_low_pfn：低端内存区（直接映射空间区的内存）的最大可用页帧号； max_pfn 的值来自setup_arch...Linux是一个支持多硬件平台的操作系统，各种硬件芯片的分页并非固定的2级（页全局目录和页表），仅仅Intel处理器而言，就存在3级的情况（页全局目录、页中间目录和页表），而到了64位系统的时候就成了4...所以Linux为了保持良好的兼容性和移植性，系统设计成了以下的4级分页模型，根据平台环境和配置的情况，通过将页上级目录和页中间目录的索引位设置为0，从而隐藏了页三级目录和页中间目录的存在。...此外还有一个准备操作，在setup_arch()函数中调用的页表缓冲区申请操作： early_alloc_pgt_buf()： 【file：/arch/x86/mm/init.c】 void __init

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    内核知识第八讲,PDE,PTE,页目录表,页表的内存管理

    内核知识第八讲,PDE,PTE,页目录表,页表的内存管理 一丶查看GDT表....详情请看 https://www.cnblogs.com/hongfei/archive/2013/06/18/3142162.html 转载 三丶分页管理机制 讲解分页管理机制之前,我们要明白以下几个关键词的意思...我们说过,操作系统为了隔离内存.采用了分页管理.而我们线性地址转化到物理地址的时候. 则需要查表. 那么我们觉着这个表应该怎么做?...首先我们的CR3寄存器保存了表的首地址. 这里有一个页目录表,还有页表的关键词. 页目录表: 也称为PDE,而页表称之为PTE....PDE表的大小: 　　页目录表,存储在一个4K字节的物理页中,其中每一项是4个字节.保存了页表的地址. 　　而最大是1M个页. PTE表的大小. 　　PTE的大小也和PDE一样的.

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    Linux内存描述之概述--Linux内存管理(一)

    而内存管理的其他地方则认为他们就是在处理一个(伪)NUMA系统. 2.2 Linux物理内存的组织形式 Linux把物理内存划分为三个层次来管理 层次 描述 存储节点(Node) CPU被划分为多个节点...接着各个节点又被划分为内存管理区域, 一个管理区域通过struct zone_struct描述, 其被定义为zone_t, 用以表示内存的某个范围, 低端范围的16MB被描述为ZONE_DMA, 某些工业标准体系结构中的...一个管理区(zone)由struct zone结构体来描述，在linux-2.4.37之前的内核中是用typedef struct zone_struct zone_t数据结构来描述） 对于x86_32..., 首先建立管理区表zone_table....每个物理的页由一个struct page的数据结构对象来描述。

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    【内存管理】页表映射基础知识

    以上就是虚拟地址转换为物理地址的过程。 MMU访问页表是硬件实现的，但页表的创建和填充需要Linux内核来填充。通常，一级页表和二级页表存放在主存储器中。...Linux内核关于页表的函数 Linux内核中页表操作的宏定义 Linux内核中封装了很多宏来处理页表 #define pgd_offset_k(addr) pgd_offset(&init_mm,addr...传入初始内存管理结构体init_mm、映射描述结构体md、早期内存分配函数early_alloc，以及false标志。...Linux内核的内存管理已经适配了X86的页表项，我们可以通过软件适配的办法来解决这个问题。因此，ARM公司在移植该方案时提出了两套页表的方案。...一套页表是为了迎合ARM硬件的真实页表，另一套页表是为了迎合Linux真实的页表。 对于PTE页表来说，一下子就多出了一套页表，一套页表256表项，每个表项占用4字节。

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ③ ( Linux 内核中的内存管理模块 | 页分配器 | 不连续页分配器 | 内存控制组 | 硬件设备内存管理 | MMU | 页表缓存 | 高速缓存 )

    文章目录 一、Linux 内核中的内存管理模块 二、硬件设备内存管理 一、Linux 内核中的内存管理模块 ---- Linux 内核还需要处理如下内容 : ① 页错误异常处理 ② 页表管理 ③ 引导内存分配器...vmalloc 函数 用于分配内存 , vfree 函数 用于 释放内存 ; 申请的 " 不连续物理页 “ 可以 映射到 ” 连续的虚拟页 " ; ④ 内存碎片整理 ⑤ 内存耗尽处理 ⑥ 内存控制组...: 控制管理 被 进程 占用的 内存 ; 碎片整理 : 如果 " 内存碎片化 " 严重 , 没有连续物理页 , 需要通过 整理内存碎片 并迁移数据 得到 连续的 物理页 ; 内存回收 : 内存不足时 ,...回收内存 ; ⑦ 页回收处理 二、硬件设备内存管理 ---- 硬件设备内存管理 : ① CPU 处理器 中的 " 内存管理单元 " ( MMU ) 和 高速缓存 ; ② 物理内存 在 " 内存管理单元..." ( MMU ) 中 , 还有一个 " 页表缓存 " ; 页表缓存 中缓存了 最近使用的 " 页表映射 “ , 该映射的作用是 将 ” 物理地址 " 映射为 " 虚拟地址 " ; CPU 处理器

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    Linux内存描述之高端内存--Linux内存管理(五)

    4 页框管理 4.1 页框管理 Linux采用4KB页框大小作为标准的内存分配单元。...内核必须记录每个页框的状态，这种状态信息保存在一个类型为page的页描述符中，所有的页描述存放在mem_map中 virt_to_page(addr)产生线性地址对应的页描述符地址。...由于CPU对内存的非一致性访问，系统的物理内存被划分为几个节点(每个节点的描述符为pg_data_t)，每个节点的物理内存又可以分为3个管理区：ZONE_DMA(低于16M的页框地址)，ZONE_NORMAL...每个管理区又有自己的描述符，描述了该管理区空闲的页框，保留页数目等。每个页描述符都有到内存节点和到节点管理区的连接（被放在flag的高位字段）。...通常情况下，这个空间是 4M 大小，因此仅仅需要一个页表即可，内核通过来 pkmap_page_table 寻找这个页表。

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    系统内存管理：虚拟内存、内存分段与分页、页表缓存TLB以及Linux内存管理

    当程序访问一个虚拟地址时，操作系统会通过段选择子从段表中找到对应的段描述符，然后根据段描述符中的信息计算出物理地址。具体的映射过程如下：程序访问虚拟地址，通过段选择子找到对应的段描述符。...虚拟地址与物理地址之间通过页表进行映射，页表存储在CPU的内存管理单元（MMU）中，从而CPU可以直接通过MMU找到实际访问的物理内存地址。...这是因为程序执行过程中，访问的页表项相对固定。通过利用TLB，可以大大提高地址转换的速度，加快程序的执行效率。Linux内存管理Linux内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换。...逻辑地址是程序使用的地址，而线性地址是通过段式内存管理映射的地址，也称为虚拟地址。Linux的虚拟地址空间分为内核空间和用户空间两部分。...Linux的内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换，将虚拟地址空间分为内核空间和用户空间，方便进程访问内核空间内存。我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！

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    【Linux】虚拟地址空间 --- 虚拟地址、空间布局、内存描述符、写时拷贝、页表…

    （页表的引出） 1.虚拟存储技术是操作系统管理进步的体现（可怜的进程不知道自己已经被画饼了） 虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。...2.进程访问物理空间的方式更为安全（页表拦截非法请求） 1....进程无法直接接触物理内存，只能通过虚拟地址依靠页表映射物理地址的方式，来间接访问物理内存。...因为虚拟地址是包含所有的地址的，也就是4GB的空间，虽然是虚拟的，但是进程可以使用呀，所以如果进程在虚拟地址中访问了某个本不该属于当前进程的地址，接下来在通过页表映射到物理地址的这个阶段中，页表就会拦截进程非法访问地址的请求...，所以这时候虚拟地址空间和页表也就随之而生了。

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    多级页表的好处

    ，如果只使用了一个页表，一个表项的大小为4byte，32位系统有4GB的物理空间（一个进程看到是4GB大小的虚拟空间），每一个表项对应着物理空间的第xxx页(4KB大小的页)，那么应该有4GB/4KB=...如果是二级页表，规则就会改变，让二级页表对应到物理内存上的4KB大小的页，一级页表此时变成映射为物理地址的4MB（这样子是无法定位到具体的页（4KB）的，所以二级页表再去找），这样先找到一级页表，一级页表再和二级页表进行结合...，二级页表相当于一级页表4MB分成了1024个（1KB个）4KB，找完后二级页表充当了offset的角色，此时定位到具体的4KB的页面，再用一级页表的offset一结合定位到具体物理地址。...这样一个进程浪费掉的空间是一级页表占用的:（4GB/4MB）*4byte=4KB，二级页表浪费掉的是1kb（1个一级页表占用这么多）*1kb（此时有1kb（4GB/4MB）个一级页表）=4MB，加起来是...4MB+4KB，比光用一级页表要多4KB，但是2级页表是可以不存在的，比如此时程序只用了%20的页，那么4MB就需要乘以%20，这样一下子就比只有一级页表时少了。

    1.7K30

    Linux电源管理(11)_Runtime PM之功能描述

    因为从个人的角度讲，我很推崇使用RPM进行日常的动态电源管理，而不是suspend机制。 软件工程的基本思想就是模块化：高内聚和低耦合。...很不幸，到目前为止，linux kernel的runtime PM还是很复杂。这里的复杂，不是从实现的角度，而是从对外的角度。...这就是当前Linux kernel电源管理中“Opportunistic suspend”和RPM两种机制并存的原因。...4. runtime PM的API汇整 RPM提供的API位于“include/linux/pm_runtime.h”中，在这里先浏览一下，目的有二：一是对前面描述的RPM运行机制有一个感性的认识；二是为后面分析...由3.3的描述可知，很多RPM请求都是异步的，这些请求会挂到一个名称为“pm_wq”的工作队列上，这个函数的目的，就是清空这个队列，另外如果有resume请求，同步等待resume完成。

    2.5K20

    Linux内存描述之内存区域zone--Linux内存管理(三)

    任何种类的数据页都可以存放在任页框中, 没有任何限制. 但是Linux内核又把各个物理内存节点分成个不同的管理区域zone, 这是为什么呢?...一个管理区(zone)由struct zone结构体来描述，在linux-2.4.37之前的内核中是用typedef struct zone_struct zone_t数据结构来描述） 管理区的类型用zone_type...一个管理区(zone)由struct zone结构体来描述(linux-3.8~目前linux4.5)，而在linux-2.4.37之前的内核中是用struct zone_struct数据结构来描述...如果空闲页的数目低于pages_min = watermark[WMARK_MIN], 则内存页面非常紧张, 页回收工作的压力就比较大 4.3 内存域标志 内存管理域zone_t结构中的flags字段描述了内存域的当前状态...后面将描述。 5 管理区表zone_table与管理区节点的映射 内核在初始化内存管理区时, 首先建立管理区表zone_table. 参见mm/page_alloc.c?

    9.5K31

    Linux内存描述之内存页面page--Linux内存管理(四)

    1 Linux如何描述物理内存 Linux把物理内存划分为三个层次来管理 层次 描述 存储节点(Node) CPU被划分为多个节点(node), 内存则被分簇, 每个CPU对应一个本地物理内存, 即一个...接着各个节点又被划分为内存管理区域, 一个管理区域通过struct zone_struct描述, 其被定义为zone_t, 用以表示内存的某个范围, 低端范围的16MB被描述为ZONE_DMA, 某些工业标准体系结构中的...简单来说, 页是一个数据块, 可以存放在任何页框(内存中)或者磁盘(被交换至交换分区)中 我们今天就来详细讲解一下linux下物理页帧的描述 2 页帧 内核把物理页作为内存管理的基本单位....flag 用来存放页的状态，每一位代表一种状态，所以至少可以同时表示出32中不同的状态,这些状态定义在linux/page-flags.h中 virtual 对于如果物理内存可以直接映射内核的系统,...page的状态和其他信息 */ 这些标识是独立于体系结构的, 因而无法通过特定于CPU或计算机的信息(该信息保存在页表中) 3.1 页面到管理区和节点的映射 在早期的linux-2.4.18的内核中,

    8.4K11

    Linux内存描述之内存节点node--Linux内存管理(二)

    CPU访问本地内存的速度比访问远程内存的速度要快 Linux适用于各种不同的体系结构, 而不同体系结构在内存管理方面的差别很大....SPARSEMEM */ struct page *node_mem_map; /* 指向page实例数组的指针，用于描述结点的所有物理内存页，它包含了结点中所有内存域的页。...， 内核页需要使用内存（另外，还需要保留部分内存用于初始化内存管理子系统） 为解决这个问题，内核使用了自举内存分配器 此结构用于这个阶段的内存管理 */...; /* 指向page实例数组的指针，用于描述结点的所有物理内存页，它包含了结点中所有内存域的页。...实例数组的指针, 用于描述结点的所有物理内存页.

    7.9K21

    Linux从头学16：操作系统-如何把【页目录和页表】当做普通物理页进行操作的？

    目录 问题描述 CPU接收的是线性地址，不是物理地址 对页目录进行"自操作" 一级查表：构造线性地址的前十位 二级查表：构造线性地址的中间十位 三级查表：构造线性地址的最后十二位 三个地址段合体...对页表进行"自操作" 在 x86 系统中，内存管理中的分页机制是非常重要的，在Linux操作系统相关的各种书籍中，这部分内容也是重笔浓彩。...如果你看过 Linux 内核相关书籍，一定对下面这张图又熟悉、又恐惧： 这是 Linux 系统中，页处理单元的多级页表查询方式。...那就是：在操作系统构造页目录和页表的时候，如何对它们自身进行寻址和操作？ 这部分内容，也是内存管理中比较复杂的地方，就好比一名医生给病人做手术，但是病人却是“医生自己”。...详细的讨论过程，请参考上一篇文章：Linux从头学15：【页目录和页表】-理论 + 实例 + 图文的最完全、最接地气详解！。

    1.6K20

    在文章页中显示摘要的方法 可用做文章页描述

    刚刚在论坛里有人“问怎么样把添加文章时的所填的“文章摘要”的内容变为该文章的描述（即description） ”，以下是解决方法： 1、在根目录include/model/log_model.php(大概在...124行)找到 'template' => $row['template'], 在后面加入 'excerpt' => $row['excerpt'], 2、然后在echo_log.php中你需要调用的地方加入...> 另一种方法实现文章页描述调用摘要的方法：1不变，找到根目录include/controller中的（大概86行） $site_description = extractHtmlData($log_content..., 90); 把其中的log_content改为excerpt即可，其中的90为字符数，如果不需要截取和清除格式，请直接把上的代码改为 $site_description = $excerpt;

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