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2024-9-15 09:49 上傳
J# [+ P- H/ s! y2 U點(diǎn)擊上方藍(lán)色字體,關(guān)注我們+ G& Z0 h& h: w; K- O
" R$ Y _8 k& p1 IMMU 通過頁表將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址,頁表保存了虛擬地址到物理地址的映射信息。不同的進(jìn)程可以有相同的虛擬地址,但它們映射到的物理地址可能不同。7 t9 ~' O) u9 L; |
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頁 (Page): 虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存被劃分為相同大小的塊,稱為頁。5 Z# g0 [2 y" l; ]) M8 W
常見的頁大小為 4 KB。頁表 (Page Table): 頁表是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),存儲了虛擬地址與物理地址的映射。6 o/ N4 {7 @2 F( x: `: k6 T* |
' B- g5 O3 Q: m: V4 S2 f B
頁表示例:
9 u* g/ l% N9 T& p假設(shè)有一個虛擬地址 0xB8000000,通過頁表,它可能被映射到物理地址 0x12000000。這個過程是透明的,應(yīng)用程序只需要處理虛擬地址,操作系統(tǒng)和硬件負(fù)責(zé)完成地址轉(zhuǎn)換。" I. U) f9 a3 p k
49 D0 \& ^' l l0 {
虛擬地址的應(yīng)用實例
* t, U$ D1 `. W: M: ~: i2 ~在應(yīng)用程序中,開發(fā)人員通常只與虛擬地址打交道。以下是一個簡單的 C 程序示例,演示如何使用虛擬地址訪問內(nèi)存。
) ?* F) B- p4 }* D- n0 P0 C
- y. M; n9 g9 K#include #include int main() { int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); if (ptr == NULL) { fprintf(stderr, "內(nèi)存分配失!* h) ~0 V, J! B4 Q" U+ V5 s
"); return 1; } *ptr = 42; printf("虛擬地址: %p, 值: %d
. D: Y- ]) \5 p c2 y! g", (void*)ptr, *ptr); free(ptr); return 0;}
. Z, F* u9 i) J在這個示例中,malloc() 函數(shù)分配了一塊內(nèi)存,并返回該內(nèi)存塊的虛擬地址。該地址在程序的虛擬地址空間中有效,指向一個內(nèi)存位置。通過打印指針 ptr 的值,可以看到虛擬地址。
3 s+ @, `/ | ^5 ^$ p3 x/ N5
) H$ p* D! W/ y' j3 W! ]# z物理地址的應(yīng)用實例
* A k, y# d# K* m7 S0 ~, E物理地址的直接使用通常僅限于操作系統(tǒng)內(nèi)核或驅(qū)動程序開發(fā)。在內(nèi)核編程中,開發(fā)人員可以通過一些內(nèi)核 API 來獲取物理地址。例如,通過 virt_to_phys() 函數(shù)可以將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址。, [* g$ o2 L- N
+ G6 k c! G1 W0 E3 r9 i#include #include #include int init_module(void) { void *vaddr; unsigned long paddr; vaddr = kmalloc(4096, GFP_KERNEL); if (!vaddr) { printk("內(nèi)存分配失敗
! X, ?, l$ j; _; y"); return -ENOMEM; } paddr = virt_to_phys(vaddr); printk("虛擬地址: %p, 物理地址: %lx/ q3 O1 D5 {9 h3 n. X
", vaddr, paddr); kfree(vaddr); return 0;} void cleanup_module(void) { printk("模塊卸載, o& w; M4 s% E! w, p2 ^' z
");} MODULE_LICENSE("GPL");
4 V" S* W9 z+ t. w2 {3 D這個內(nèi)核模塊分配了一塊內(nèi)存,并將其虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址。virt_to_phys() 函數(shù)只在內(nèi)核態(tài)有效,用戶態(tài)程序無法直接調(diào)用。
; r, l. R; x6 i0 |( q0 f. g$ Z' S; `+ I6
7 Q7 X9 L/ u6 e6 I/ p
9 l5 D5 V+ t+ n; P+ I物理地址和虛擬地址的優(yōu)缺點(diǎn)
# O# I% R8 D7 D; b( k9 J虛擬地址的優(yōu)點(diǎn):
2 U' E& V$ l/ G/ j5 c每個進(jìn)程擁有獨(dú)立的虛擬地址空間,提高了安全性和穩(wěn)定性。虛擬地址空間可以大于實際物理內(nèi)存,通過交換技術(shù)(paging),虛擬內(nèi)存可以被分配給更大的地址空間。" ~1 |; W8 E" e+ r& }' q7 @
5 @/ Z$ g; Q' x; v/ p2 _
物理地址的優(yōu)點(diǎn): X- C/ ~& B6 ~" Y
直接對應(yīng)物理內(nèi)存,訪問速度快,無需經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換。在操作系統(tǒng)內(nèi)核和驅(qū)動程序中,物理地址通常用于直接訪問硬件資源。
0 w; P! E4 O6 ^0 h; i3 r; m( J/ d
+ V& e! M2 M8 K8 k/ _( @物理地址和虛擬地址是 Linux 系統(tǒng)內(nèi)存管理的重要概念。虛擬地址提供了更靈活和安全的內(nèi)存管理方式,使得每個進(jìn)程擁有獨(dú)立的地址空間。而物理地址則直接映射到實際的內(nèi)存位置,通常用于內(nèi)核級別的操作。理解這兩個概念及其應(yīng)用,對于系統(tǒng)編程和操作系統(tǒng)的深入理解非常關(guān)鍵。
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1 P" J+ ~- i3 {. b) Z* j3 _點(diǎn)擊閱讀原文,更精彩~ |
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