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从内部看Linux内核：理解页表和页表缓存的工作原理

一、概述1.1、Linux内核页表的基本原理Linux内核页表是一种数据结构，用于将虚拟地址映射到物理地址。...二、Linux内核页表结构在Linux内核中，页表是用来管理虚拟内存和物理内存之间映射关系的数据结构。...Linux内核页表及页表缓存是内存管理机制的核心组成部分，其作用是将虚拟地址映射到物理地址。...Linux内核页表及页表缓存的作用是实现虚拟地址到物理地址的映射，以及提高地址转换的效率和性能。在实际应用中，合理配置页表大小和页表缓存大小等参数，可以有效地提高系统的性能和可靠性。...六、总结Linux内核的页表及页表缓存原理主要包括以下几个方面：页表：Linux内核使用了多级页表机制，通过将物理地址映射到虚拟地址来实现对系统内存的管理。

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页表与三级页表介绍

在操作系统与计组学习中，我们会学习到页表这个概念，可以说，如今计算机的函数内存调用有很大一部分都离不开页表的调用，本文旨在详解页表的概念应用以及操作系统中的三级页表，三级页表对于节省空间起了至关重要的作用...三级页表 所谓三级页表，就是将原来的虚拟地址的页码27位分为三级，每一级9位： 而原来的页表工作流程也变为下图： 通过虚拟地址转换时，首先通过前9位页码找到第一层页目录，第一层页目录中包含了中间页表的物理地址...： 物理地址（56位） = 底层页表PPN（44位） + 虚拟地址offset（12位） 在三级页表的基础上，假设只使用了几个页面，那么中间层页表只需要加载0号页表即可，底层页表只需要加载要使用的几个页表项即可...，中间层页表省了511个页面，底层页表省下了511*512个页面 简单理解，其实单级页表就是用长宽高之积来描述长方体，而三级页表就是用长、宽、高三个坐标来描述长方体，这样做的目的就是大大节省了加载页表所需要的空间...至此，有关于页表与三级页表的介绍就到这里了，页表的存在对于内核区与用户区加载代码起了至关重要的作用，真正理解页表的转换机制有助于我们对操作系统的虚拟内存有更深刻的认识

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    认识 Linux 内存构成：Linux 内存调优之页表、TLB、缺页异常、大页认知

    写在前面 博文内容涉及 Linux 内存中 多级页表，缺页异常，TLB，以及大页相关基本认知 理解不足小伙伴帮忙指正 对每个人而言，真正的职责只有一个：找到自我。...所有其它的路都是不完整的，是人的逃避方式，是对大众理想的懦弱回归，是随波逐流，是对内心的恐惧 ——赫尔曼·黑塞《德米安》 认识 Linux 内存构成：Linux 内存调优之页表、TLB、大页认知 上一篇博客和小伙伴们分享了内存中虚拟内存和物理内存相关知识...页表 如果每个进程都分配一个大的页表，64位系统 理论虚拟地址空间为2^64字节，但实际 Linux 系统通常采用48位有效虚拟地址 ┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]...，当进程需要访问大量内存的时候，比如数据库应用，将会导致大量 TLB 未命中而影响性能,还是需要通过多级页表来转化地址，所以除了 4KB 页面之外，Linux 内核还通过大页面机制支持大容量内存页面。...通过查看 /proc/meminfo 文件确定具体系统的大页大小以及使用情况，大页分为 标准大页(静态大页)和透明大页 静态大页其核心原理是通过增大内存页的尺寸（如2MB或1GB），优化虚拟地址到物理地址的转换效率

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    一文看懂影子页表和扩展页表

    后引入页表机制，把虚拟地址送往MMU，MMU查TLB不中的情况下，依次查页表就可以找到对应的物理地址。...二.影子页表 （Shadow page table） 影子页表我用一句话来描述就是：VMM把Guest和Host中的页表合并成一个页表，称为影子页表，来实现GVA->HPA映射。...4， 把GVA -> HPA，这一路的映射关系记录到页表中，这个页表就是影子页表。...虚拟机页表和影子页表通过一个哈希表建立关联（当然也有其他的关联方式），客户机操作系统把当前进程的页表基址载入PDBR时而VMM将会截获这一特权指令，将进程的影子页表基址载入客户机PDBR，使客户机在恢复运行时...硬件层面引入EPTP寄存器，来指向EPT页表基地址。Guest运行时，Guest页表被载入PDBR，而 EPT 页表被载入专门的EPT 页表指针寄存器 EPTP。

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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。...Linux内核为何使用多级页表？...2）使用多级页表结构优劣： 优势： 1.节省内存 2.可以按需分配各级页表 3.可以离散存储页表 劣势： 需要遍历多级页表，需要多次访问内存，实现复杂度高点 3）Linux内核综合考虑： 典型的以时间换空间...2）Linux内核 填写页表，将页表基地址告诉mmu 内核初始化建立内核页表，实现缺页异常等机制为用户任务按需分配并映射页表。 当然，内核也可以遍历页表，如缺页异常时遍历进程页表。 10....12.页表遍历过程 下面以arm64处理器架构多级页表遍历作为结束（使用4级页表，页大小为4K）： Linux内核中 可以将页表扩展到5级，分别是页全局目录（Page Global Directory,

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    深入理解Linux内核页表映射分页机制原理

    而Linux有一个三层的页表结构，可以很容易地将其包装成适合两层的页表结构—只使用PGD和PTE。但是，Linux还要求每个页面有一个“PTE”表，而且至少要有一个“dirty”位。...因此，在这里稍微调整了实现—告诉Linux在第一级有2048个条目，每个都是8字节。二级页表包含两个连续排列的硬件PTE表项，前面的表项是包含Linux需要的状态信息的Linux PTE。...ARMv7页表属性的定义分为Linux版本的页表和ARMv7硬件的页表。 Linux版本的PTE页表属性定义加入前缀L_，如下所示： /* * "Linux" PTE definitions....通过对比Linux版本的页表和ARMv7硬件的页表会发现，ARMv7硬件的页表缺少“dirty”位和“young”位。...“young”位的模拟方法与“dirty”位类似，也是利用了两套PTE页表模拟，一套用于Linux，一套用于ARM硬件。 ARMv7页表如何下发到硬件？

    5.3K11

    内核页表调试

    一、配置内核 首先配置内核，使其支持导出内核页表到debugfs下面: Kernel hacking ---> ---> [*] Export kernel pagetable layout to...start] - [PCI I/O end]同上，专门用于PCI设备使用的地址空间，一般映射大小为16M [vmemmap start] - [vmemmap end]对与ARM64用于page映射区，linux...地址空间port属性说明 第一列 当前页表的映射范围地址 第二列 代表此映射范围大小 PMD PUD PTE 当标识为PMD PUD表示当前映射为block映射，如当前页表为4K,则pud的block映射一次性可映射...当标识为PTE表示为页表映射即PAGE_SIZE大小4K。 USR AP标记，用于标识当前范围是否在用户空间还是内核空间可读可写或者仅读。...x表述当前范围特权级别模式可执行，就是内核的可执行代码段，在内核中这段一般指向内核的text*段 SHD 表示可共享属性，在arm64上表述为多核之间可共享其页表可见 AF 访问标志，当首次映射页表时，

    1K10

    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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    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？

    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。...其中黄色背景部分：页上级目录索引 和 页中间目录索引，是 Linux 系统自己扩展的，在原本的 x86 处理器中是不存在的，这也是导致 Linux 中相关部分代码更加复杂的原因。...文章链接在此：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！，但是其中有一个环节被特意忽略过去了。...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！。

    2.2K20

    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。

    2.4K30

    在手机上查看移动Web页

    我最近在学习做移动端页面，当做好一个移动端页面后想使用手机查看一下移动端页面在手机上的效果，找了很久才找到一个比较好的方法，特意写这篇文章记录下在手机上查看移动端页面的方法 准备的硬件和软件 带有android...browser-sync start --server 此时会自动使用默认的浏览器打开网页，并且在命令行窗口中会显示四个Url地址，其中上面两个表示当前网页的Url地址下面两个Url地址用于打开Browsersync管理页，...在Browsersync管理页中可以控制网页 此时在手机浏览器上运行http://192.168.0.102:3000就可以在手机上看到这个网页，前提必须使手机和电脑连接在同一wifi下 第四步...：在桌面版Chrome浏览器上查看连接到电脑上的手机 打开桌面版的Chrome浏览器，在地址框中输入chrome://inspect，此时在Chrome浏览器页面上可以查看到与电脑连接的移动设备的信息...转载请注明： 【文章转载自meishadevs：在手机上查看移动Web页】

    2.2K20

    oracle查看分区表

    显示数据库所有分区表的信息：DBA_PART_TABLES 显示当前用户可访问的所有分区表信息：ALL_PART_TABLES 显示当前用户所有分区表的信息：USER_PART_TABLES 显示表分区信息...显示数据库所有分区表的详细分区信息：DBA_TAB_PARTITIONS 显示当前用户可访问的所有分区表的详细分区信息：ALL_TAB_PARTITIONS 显示当前用户所有分区表的详细分区信息：...USER_TAB_PARTITIONS 显示子分区信息 显示数据库所有组合分区表的子分区信息：DBA_TAB_SUBPARTITIONS 显示当前用户可访问的所有组合分区表的子分区信息：ALL_TAB_SUBPARTITIONS...显示当前用户所有组合分区表的子分区信息：USER_TAB_SUBPARTITIONS 显示分区列 显示数据库所有分区表的分区列信息：DBA_PART_KEY_COLUMNS 显示当前用户可访问的所有分区表的分区列信息...--oracle 查看当前用户的分区表信息； select * from USER_PART_TABLES; --查看数据库所有分区表信息； select * from dba_part_tables

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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....此图是从inter手册上截图下来的.有兴趣的可以查询CR0查看....刚才我们说的高位为1的是否就去掉分页保护,此时访问虚拟内存 等价于访问物理内存,其实我们修改的是PG位 关于位怎么说的,inter手册也说.这里我总结一下重要的,如果不相信我可以查看inter手册....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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    宋宝华： ARM64 Linux内核页表的块映射

    我们看看这种情况下的页表，我们既可以用最终的【20:12】对应的PTE映射项，以4K为单位，进行虚拟地址到物理地址的映射；又可以以【29:21】对应的PMD映射项，以2M为单位，进行虚拟地址到物理地址的映射...当然，如果用户态的虚实映射是这样的，用户实际得到了一个1GB的巨页。但是对于内核的线性映射区域而言，即便我们进行了1GB的PUD映射，这1G内部就可以进一步切割为4KB页或者2MB的巨页。...ptdump.c和ptdump_debugfs.c 我们把它们全部选中，这样我们可以得到一个debugfs接口： /sys/kernel/debug/kernel_page_tables 来获知内核态页表的情况...如果我把这个kernel启动选项去掉，我得到的内核页表是完全不一样,线性映射区也全部是PTE映射： ?...牧春童鞋在“Linux阅码场”这里还有一些精彩的文章： 宋牧春：Linux设备树文件结构与解析深度分析(1) 宋牧春：Linux设备树文件结构与解析深度分析(2) 宋牧春：多图详解Linux内存分配器

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    linux查看操作

    一、cat 显示文件连接文件内容的工具 cat 作用 cat(“concatenate”的缩写)命令用于连接并显示指定的一个和多个文件的有关信息,是一个文本文件（查看）和（连接）工具，通常与more搭配使用...查看一个文件的内容，用cat比较简单，就是cat后面直接接文件名。 1、cat 语法结构： cat [选项] [文件]......命令上同时显示两个文件的内容； [root@localhost ~]# cat /etc/fstab /etc/profile cat 对于内容极大的文件来说，可以通过管道|传送到more 工具，然后一页一页的查看...OK～ 北南 呈上 EOF 注：以EOF退出； [root@localhost ~]# cat linuxsir.txt 注：查看文件内容，看是否追回成功。...linux正统查看文件内容的工具，功能极其强大；您是初学者，我建议您用less。

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