Linux内核空间虚拟地址分布 ? 在 Kernel Image 下面有 16M 的内核空间用于 DMA 操作。...Linux用户空间虚拟地址分布 ? 用户进程的代码区一般从虚拟地址空间的 0x08048000 开始，这是为了便于检查空指针。...Linux物理地址和虚拟地址的关系 ? Linux 将 4G 的线性地址空间分为2部分，0~3G 为 user space，3G~4G 为 kernel space。...由于开启了分页机制，内核想要访问物理地址空间的话，必须先建立映射关系，然后通过虚拟地址来访问。为了能够访问所有的物理地址空间，就要将全部物理地址空间映射到 1G 的内核线性空间中，这显然不可能。...虽然这样存在效率的问题，但是内核毕竟可以正常的访问所有的物理地址空间了。 到这里我们应该知道了 Linux 是如何用虚拟地址来映射物理地址的，最后我们用一张图来总结一下： ?
，虚拟内存里的所有地址都是不直接的，所以你有时候可以看到一个虚拟地址对应不同的物理地址，比如A进程里的call函数入口虚拟地址是0x001，而B也是，但是它俩对应的物理地址却是不同的，操作系统采用这种内存管理方法...当我们要对物理地址做操作时比如if语句要根据CPU的状态标志寄存器来做不同的跳转，那么这个时候就要对CPU额状态寄存器做操作了就必须知道它的物理地址，内存中有一个电子元件叫MMU负责从操作系统已经初始化好的内存映射表里查询与虚拟地址对应的物理地址并转换...，比如mov 0x4h8这个是虚拟地址，当我们要对这个虚拟地址里写数据时那么MMU会先判断CPU的分页状态寄存器里的标志状态是否被设定，如果被设定那么MMU就会捕获这个虚拟地址物理并在操作系统内核初始化好的内存映射表里查询与之对应的物理地址...，并将其转换成真正的实际物理地址，然后在对这个实际的物理地址给CPU，在由CPU去执行对应的命令，相反CPU往内存里读数据时比如A进程要读取内存中某个虚拟地址的数据，A进程里的指令给的是虚拟地址，MMU...首先会检查CPU的分页状态寄存器标志位是否被设置，如果被设置MMU会捕获这个虚拟地址并将其转换成相应的物理地址然后提交给CPU，在由CPU到内存中去取数据！
在系统层面上，虚拟地址产生的原因之一也是因为软件应用的地址空间远大于实际物理空间。这个时候系统上的硬件或者软件除了需要完成业务，还要进行VA到PA的转换，让业务访问到实际的物理地址空间。...虚拟地址产生的另外一个原因就是给软件减负，在撸代码的时候不会关心变量具体存在那里，会不会和其它的地址范围发生冲突。 ?...为了实现虚拟地址到物理地址的转换，那么就需要硬件具有格外的资源存储VA2PA的转换关系，即页表。 ? 那么这个时候就会涉及粒度问题，对，就是最近互联网黑话“颗粒度”中的“粒度”。...页表中除了保存着VA到PA的转换关系，还可以保存着相应存储空间的各种属性（比如可执行、可读和可写属性）。
如果不使用段偏移表示地址的话则称为虚拟地址！...如果启用了分页机制，那么MMU内存管理单元会在内存映射表里寻找与线性地址对应的物理地址。若没有启用分页机制，那么线性地址直接就是物理地址。...1.虚拟地址是CPU保护模式下的一个概念，保护模式是80286系列和之后的x86兼容CPU操作模式，在进入虚拟模式之前CPU以及Bootloader，操作系统内核均运行在实模式下，直接对物理地址进行操作...7.内存中有一个叫MMU（内存管理单元）的电子元件负责从操作系统已经初始化好的内存映射表里查询与虚拟地址对应的物理地址并转换， 8.逻辑地址由两部份组成，段标识符和段内偏移量。...线性地址是逻辑地址到物理地址之间的一个中间层变换，程序代码会产生逻辑地址，或者说是段中的偏移地址，加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
一、Linux内核动态内存分配与释放 1.1 kmalloc函数 Kmalloc分配的是连续的物理地址空间。...与虚拟地址空间和虚拟地址相对应的则是物理地址空间和物理地址，大多数时候我们的系统所具备的物理地址空间只是虚拟地址空间的一个子集。...执行单元发出后，都会首先被MMU拦截并转换成物理地址，然后再发送给内存。...ARM cpu地址转换涉及三种地址：虚拟地址（VA，Virtual Address），变换后的虚拟地址（MVA，Modified Virtual Address），物理地址（PA，Physical Address...启动MMU后，CPU核心对外发出的是虚拟地址VA，VA被转换为MVA供cache、MMU使用，并再次被转换为PA，最后使用PA读取实际设备。
我们这次来根据dump动手来实际转化一个虚拟地址到物理地址，此次的地址不是线性地址映射。...，而我们努力的方向就是物理地址：0xC549F000。...表的基地址 根据PDM基地址+PMD_Index获取PMD中的一项，此项就是PTE表的基地址 根据PTE基地址+PTE_Index获取直接页表的基地址 根据直接页表的地址+offset就可以获取真正的物理地址...0x17AC060A8 PTE_entry_phy = rd(0x17AC060A8) = 0xE00000C549F793 pfn = 0xE00000C549F793 >> 12 = 0xC549F 物理地址...present的意思是页是否是有效的，无效代表虚拟到物理地址之间的转化无效，当访问虚拟地址的时候就会page fault protection ：权限之类的，是否读写执行权限之类的。
【操作系统复习】 物理地址虚拟地址 物理地址和虚拟地址的区别 物理地址 逻辑地址 线性地址 为什么要分成物理地址和虚拟地址 物理内存及虚拟内存定义 为什么要有虚拟内存 虚拟内存的实现（可以在页式或段式内存管理的基础上实现...虚拟地址转换为物理地址的过程 快表是存储在哪里的 物理地址和虚拟地址的区别 操作系统有物理地址、逻辑地址、线性地址（也叫虚拟地址）三种地址 物理地址 在存储器里以字节为单位存储信息，为正确地存放或取得信息...（我回答虚拟地址就是逻辑地址。。） 如果是没有使用虚拟内存的页式/段式系统，没有虚拟地址这一说法， 逻辑地址一定直接可以转换为物理地址，因为进程都在内存中存储。...Linux 线性地址，逻辑地址和虚拟地址的关系？...- 陈硕的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/29918252/answer/163448670 虚拟地址转换为物理地址的过程 逻辑地址和虚拟地址是一个意思
进程的地址有三种，分别是虚拟地址（逻辑地址）、线性地址、物理地址。在分析之前先讲一下进程执行的时候，地址的解析过程。...然后到页目录吧和页表中找到物理地址基地址，再加线性地址中的偏移部分，得到物理地址。下面我们看看这些内容是怎么设置的，使得执行的时候能正确找到我们想要的地址去执行代码。我们从fork函数开始。...用线性地址的首地址加上ip 中的偏移，得到线性地址，然后再通过页目录和页表得到物理 地址，物理地址还没有分配则进行缺页异常等处理。...接着复制页表，但是不分配物理地址。最后把tss结构和ldt结构挂载到GDT中。fork函数就完成了。下面看看选择子和描述符的格式。 ? ?...这就是linux0.11版本中进程地址管理的实现。下面是fork后的结构图。 ?
一般我们不需要从用户态得到进程虚拟地址对应的物理地址，因为一般来说用户进程是完全不关心物理地址的。 少数应用场景下，用户可能会关心，比如在用户态做DMA的场景（如DPDK之类的）。...从用户态得到虚拟地址对应的物理地址，我们不可能去walk进程的page table，也没有权限。不过还好内核给我们提供了一个接口，叫pagemap，而且，这个接口与硬件的体系架构无关。...在/proc/pid/下面有个文件叫pagemap，它会每个page，生成了一个64bit的描述符，来描述虚拟地址这一页对应的物理页帧号或者SWAP里面的便宜，详见文档： linux/Documentation...下面我们忽略swap的影响（假设关闭了swap或者page一直是pin的状态），从DPDK抄一段虚拟地址转换为物理地址的代码： #define phys_addr_t uint64_t #define...... /* * the pfn (page frame number) are bits 0-54 (see * pagemap.txt in linux
逻辑地址和物理地址的页内地址一样。 页面大小为 4KB ，为 10的 12 次方，意味着 12 位是 页内地址。 右侧 12 为位页内地址，页内地址完全不变。因此排除 C 和 D。
此时计算机的体系结构中还存在一个页表，页表它的主要功能是负责将地址空间中的虚拟地址和物理地址之间建立映射关系。...未来在用进程进行访问的时候，操作系统会自动用虚拟地址查页表转换为物理地址，然后让用户访问到数据。...，所以在地址空间的初始化数据中就有它的地址虚拟地址，页表的左侧也有它的虚拟地址，在页表右侧就有它对应的物理地址。...修改的只是子进程的物理地址和页表，而地址空间里面的依然是虚拟地址。子进程和父进程的虚拟地址是一样的，只是映射到物理内存到不同区域，所以对应看到的地址是一样的，但内容却不一样。...所以虚拟地址相同而物理地址不同。 3. 进程调度 Linux中的nice值并不是能任意调度的，而是从-20到19，这40个数字之间变换。
文章目录 一、物理地址空间 二、外围设备寄存器 三、外围设备寄存器物理地址 映射到 虚拟地址空间 一、物理地址空间 ---- " 物理地址空间 “ 是 CPU 处理器 在 ” 总线 " 上 访问内存的地址..., RISC 处理器 只能访问 物理地址空间 , 系统的 外围设备 与 物理内存 都使用 统一的物理地址空间 访问 ; RISC 全称 " Reduced Instruction Set Computer..., 参考 【Linux 内核 内存管理】Linux 内核内存布局 ④ ( ARM64 架构体系内存分布 | 内核启动源码 start_kernel | 内存初始化 mm_init | mem_init...映射到 虚拟地址空间 用户空间 的 应用进程 , 访问 " 外围设备寄存器 " 只能通过 " 虚拟地址 " 实现 , Linux 内核 提供了 相关 API 函数 , 将 " 外围设备寄存器 “ 对应的...” 物理地址 “ 映射到了 ” 虚拟地址空间 " 中 ;
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...页表存放在物理内存中，打开mmu之后，如果需要修改页表，需要将页表所在的物理地址映射到虚拟地址才能访问页表（如内核初始化后会将物理内存线性映射，这样通过物理地址和虚拟地址的偏移就可以获得页表物理地址对应的虚拟地址...页表基地址寄存器和各级页表项中存放的都是物理地址，而不是虚拟地址。 5. 开启mmu后地址转换过程？...虚拟地址转换物理地址的过程：打开mmu后，cpu访问的都是虚拟地址，当cpu访问一个虚拟地址的时候，会通过cpu内部的mmu来查询物理地址，mmu首先通过虚拟地址在tlb中查找，如果找到相应表项，直接获得物理地址...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。
再想想虚拟地址空间是如果生成的，gcc编译源代码生成elf格式, linux内核load可执行程序elf格式文件生成虚拟地址空间，虚拟地址空间由段和页构成，段有code，data，heap和stack等...用户态malloc一块内核，用虚拟地址访问发生pagefault，内核找一个page然后对应起来，那内核分配一个page的内存，内核先得到的是这个page的物理地址，然后把物理地址转换成内核虚拟地址，总之内核管理物理内存...，并且和物理内存一一对应，为什么要一一对应没想明白，感觉这样实现是简单，内核经常需要在虚拟和物理地址之间转来转去的，一一对应用virt_to_phys和phys_to_virt就能实现虚拟和物理地址互相转换...guest和host是独立的系统，两者都有自己的虚拟地址和物理地址，唯一的关系就是把guest的物理地址映射到host的虚拟地址，也就是qemu进程的虚拟地址。...host的虚拟地址，然后读写转换后的虚拟地址，这样就等价于guest读写自己的外设内存了，处理完后，enter guest让guest继续运行。
当程序访问虚拟内存地址时，操作系统会进行地址转换，将虚拟地址映射到物理地址上，这样不同的进程运行时，写入的是不同的物理地址，避免了互相覆盖指针的问题。...虚拟内存的使用使得每个进程都可以拥有相同的虚拟地址空间，而不用担心与其他进程的地址冲突。操作系统负责管理虚拟地址和物理地址之间的映射关系，并在需要时进行地址转换。...在Linux下，每一页的大小通常为4KB。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。...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。...页表缓存TLB能够加快虚拟地址到物理地址的转换速度。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。
为什么需要这样的转换呢？其实这个就是现在多进程多线程、以及解决内存碎片化的途径。这里就不展开了。 虚拟地址又被简称为虚地址，物理地址又被称为实地址。虚拟地址和物理地址之间的转换，又称为虚实地址转化。...在这里插入图片描述 要做到这一点，虚拟内存系统中的硬件必须提供地址转换，即把处理器发出的虚拟地址转换为主内存中的物理地址。 虚拟地址是你、编译器和链接器在内存中放置代码时使用的地址。...在这里插入图片描述 4-启用hypervisor 如果启用了hypervisor那么虚拟地址转换的过程将有VA—>PA变成了VA—>IPA—>PA, 也就是要经过两次转换.在guestos(如linux...硬件存在 TLB 后，虚拟地址到物理地址的转换过程发生了变化。虚拟地址首先发往 TLB 确认是否命中 cache，如果 cache hit 直接可以得到物理地址。 否则，一级一级查找页表获取物理地址。...小结 1-几个问题 （1）为什么没有MMU就无法运行Linux系统？ 这是因为 Linux 内核将虚拟地址空间分为多个页面，并将这些页面映射到物理地址空间上，以实现内存隔离、保护和虚拟内存等功能。
这个沙盘就是虚拟地址空间(Virtual Address Space)，在32位模式下它是一个4GB的内存地址块。...虚拟地址通过页表(Page Table)映射到物理内存，页表由操作系统维护并被处理器引用。内核空间在页表中拥有较高特权级，因此用户态程序试图访问这些页时会导致一个页错误(page fault)。...事实上，这与Linux内核版本有关。...8 保留区 位于虚拟地址空间的最低部分，未赋予物理地址。任何对它的引用都是非法的，用于捕捉使用空指针和小整型值指针引用内存的异常情况。...在32位X86架构的Linux系统中，用户进程可执行程序一般从虚拟地址空间0x08048000开始加载。该加载地址由ELF文件头决定，可通过自定义链接器脚本覆盖链接器默认配置，进而修改加载地址。
如果程序要访问虚拟地址的时候，由操作系统转换成不同的物理地址，这样不同的进程运行的时候，写入的是不同的物理地址，这样就不会冲突了。...操作系统引入了虚拟内存，进程持有的虚拟地址会通过 CPU 芯片中的内存管理单元（MMU）的映射关系，来转换变成物理地址，然后再通过物理地址访问内存，如下图所示： ?...在 Linux 下，每一页的大小为 4KB。 虚拟地址与物理地址之间通过页表来映射，如下图： ?...四级目录 TLB 多级页表虽然解决了空间上的问题，但是虚拟地址到物理地址的转换就多了几道转换的工序，这显然就降低了这俩地址转换的速度，也就是带来了时间上的开销。...我们再来瞧一瞧，Linux 的虚拟地址空间是如何分布的？ 在 Linux 操作系统中，虚拟地址空间的内部又被分为内核空间和用户空间两部分，不同位数的系统，地址空间的范围也不同。
而虚拟地址到物理地址映射关系的实现可以称之为地址转换(Address Translation)。...地址转换，通过基址/界限寄存器记录的转换映射表基址，结合虚拟地址，可以完成地址转换的功能，从而实现通过虚拟地址访问到物理地址。...当然虚拟地址到物理地址映射表中的一些标志区可以实现更多的缺页异常类型，例如读写权限错误，特权错误，越界错误等异常。 本文重点关注地址转换，而地址转换的核心是页表映射。...分页管理内存的核心问题是虚拟地址页到物理地址页帧的映射关系。虚拟地址到物理地址的转换可以抽象简化成下图，假设地址是32位的。...即MMU通将虚拟地址转换为物理地址，需要访问物理内存中对应的页表。
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