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2024-9-15 09:49 上傳
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' j7 F' ^5 ]! u% `8 AMMU 通過頁表將虛擬地址轉換為物理地址,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。5 V" Y$ ^' b5 ^6 u# w5 M
5 d3 j% p) ~3 G1 L+ `5 r頁 (Page): 虛擬內存和物理內存被劃分為相同大小的塊,稱為頁。
0 j, L; }* I; G& E: @常見的頁大小為 4 KB。頁表 (Page Table): 頁表是一個數(shù)據(jù)結構,存儲了虛擬地址與物理地址的映射。: T8 Y* i- N; M/ {, h/ r6 v
" B" I$ Z) _3 _8 \7 K: L頁表示例:. h/ E' K* f5 j4 y
假設有一個虛擬地址 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,應用程序只需要處理虛擬地址,操作系統(tǒng)和硬件負責完成地址轉換。
5 \& i, |4 m5 n7 l p4) r, s) [, E# o9 m, b% L
虛擬地址的應用實例0 o T4 g" O" k; B2 A$ {) X
在應用程序中,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存。
) j& ^% Z" c- T, m( b6 o! S* F7 }
0 C2 b7 L3 F5 {1 |5 J3 _9 I#include #include int main() { int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); if (ptr == NULL) { fprintf(stderr, "內存分配失敗!
8 K9 }& M+ v$ s: b"); return 1; } *ptr = 42; printf("虛擬地址: %p, 值: %d
' } E5 s( C3 R", (void*)ptr, *ptr); free(ptr); return 0;}
" l3 G+ [: f4 u' B. @, b在這個示例中,malloc() 函數(shù)分配了一塊內存,并返回該內存塊的虛擬地址。該地址在程序的虛擬地址空間中有效,指向一個內存位置。通過打印指針 ptr 的值,可以看到虛擬地址。
# X |$ }4 W* X. L# o- I5
7 T) e$ T# i: K5 x) Z1 ~物理地址的應用實例
6 }( K# f! O+ P4 d9 w( |物理地址的直接使用通常僅限于操作系統(tǒng)內核或驅動程序開發(fā)。在內核編程中,開發(fā)人員可以通過一些內核 API 來獲取物理地址。例如,通過 virt_to_phys() 函數(shù)可以將虛擬地址轉換為物理地址。
* V6 x8 p% v# u% y, M0 r' N: I
#include #include #include int init_module(void) { void *vaddr; unsigned long paddr; vaddr = kmalloc(4096, GFP_KERNEL); if (!vaddr) { printk("內存分配失敗
) G3 y% H, E. h% B"); return -ENOMEM; } paddr = virt_to_phys(vaddr); printk("虛擬地址: %p, 物理地址: %lx) d) N$ ^- C. O2 S
", vaddr, paddr); kfree(vaddr); return 0;} void cleanup_module(void) { printk("模塊卸載
& L5 P& ?: L0 ~0 _3 B! g6 J8 i- V& Q");} MODULE_LICENSE("GPL");7 x T; b& H3 k7 r8 J7 ?3 L
這個內核模塊分配了一塊內存,并將其虛擬地址轉換為物理地址。virt_to_phys() 函數(shù)只在內核態(tài)有效,用戶態(tài)程序無法直接調用。4 n5 @! m K; }
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! u3 V0 H( ?! Z4 u" V; k( S
物理地址和虛擬地址的優(yōu)缺點; e! Y+ P2 ]7 E0 C
虛擬地址的優(yōu)點:( {6 F' U: A/ D$ J& I2 l0 L
每個進程擁有獨立的虛擬地址空間,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存,通過交換技術(paging),虛擬內存可以被分配給更大的地址空間。
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物理地址的優(yōu)點:
0 `0 N% W' E' z直接對應物理內存,訪問速度快,無需經過地址轉換。在操作系統(tǒng)內核和驅動程序中,物理地址通常用于直接訪問硬件資源。8 W. m- S0 p& V# ?8 {+ L
3 m$ G1 H* J6 s
物理地址和虛擬地址是 Linux 系統(tǒng)內存管理的重要概念。虛擬地址提供了更靈活和安全的內存管理方式,使得每個進程擁有獨立的地址空間。而物理地址則直接映射到實際的內存位置,通常用于內核級別的操作。理解這兩個概念及其應用,對于系統(tǒng)編程和操作系統(tǒng)的深入理解非常關鍵。% i) T) Q- M+ S# h; Z2 ~
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