VirtualMemory重温

呃，以前考过好几遍了，但是发现和具体问题结合起来仍旧会有认识不好的地方。在总结下吧。

 

总结时候就用ps3（其实就是linux，涉及到权限说一声，我赶紧删除，囧）来做实际结合（唔，不敢保证都正确，对照书，文档和自己理解来吧）

 

virtual memory本质上属于一种抽象表示，让system可以脱离开硬件的限制（比如memory大小）来工作。

所以cpu与之交互的是virtual address，cpu每写一个byte，实际是对一个virtual address进行操作，然后这个virtual address再转换成物理地址，最后落实到写到一个memory上去。

 

virtual address到物理地址映射由page table完成，映射的最小单元是page，page table的条数就是virtual_memory_size/page_size。所以page table有可能很大，查询地址映射过程也可能很慢，这里就会对这个映射进一步做一个cache，也就是translation lookaside table。

 

体系结构书上讲virtual memory映射有segment（size变化的）和page（size固定的）的两种，但是在ps3系统中segment变成process address映射到virtual address的东东了，所以这个多少有些出入，以实际应用为准吧，毕竟这是想怎么弄怎么弄的东西，完全看实现OS的人的心情，囧。

 

virtual memory使用的时候会遇到page fault，就是用到的virtual memory部分没有对应的physical memory呢，这时候就要做换页了，涉及到换页策略问题（FIFO，Priority...)。然后page size也是一个影响因素，影响到碎片，交换效率，cache效率等等，好在这一般是OS实现者操心的事情，实际应用中，我们一般就2选择64k和1M，好了坏了试下就知道了。

 

这些事情都是有操作系统来完成，基本概念如此，实际实现中有很多可以变化的地方。

 

在现在操作系统中，可以是多process的，那么每个process有个地址空间，形成一个segment，segment再通过segment table map到virtual address， virtual address在通过page table map到物理地址

 

下面结合ps3上的一堆概念，来看下：

---

PS3上相应一堆概念：

在ps3上，概念复杂一些，首先有个virtual address

 

• LPAR----logical partition, （wikipedia上说）一个电脑可以划分成多个LPAR，每个LPAR可以承载一个操作系统，是一个硬件资源的子集。应也就是物理地址。
• VirtualAddress----80bit 的address， 它通过page map到LPAR，page size可以指定，64k或者1M。
• EffectiveAddress----64bit address used by PPU. spu和ppu交互用的地址就是这个。其实是一个segment的概念，是以256M大小map到virtual address space
• SLB : segment lookaside table :这个和TLB很像，TLB是一个virtual address到physical address转换的page table的cache，SLB是effective address到virtual address mapping信息（segment table）的cache。
• TLB：上面说了呃。
• Process address space----是针对effective address来说的（segment的概念），从0到0xffffffff，然后每个segment map到不同的virtual address，这样不同的process不会互相访问彼此的address。
• LocalStorage----专门给spu访问的。
• TLS----thread local storage----专门给某个thread访问的storage。

一些memory management的相关概念

 

ps3操作系统提供了一些memory相关函数来用，

• 直接操作系列：sys_memory_allocate:alloc page size为单位的memory，map到process address上，然后返回map好的process address space上的地址。这种就是操作map好的memory
• 自己map系列：sys_mmapper_xxx系列，这个就要自己手动去alloc一个物理地址，然后alloc一块process address，然后自己map。这种对于高杆一些的memory管理很有用。

virtual memory：

• 除了256M main memory之外，还可以弄最多不超过256M的virtual memory，可以给ppu，spu用，对于一些memory巨缺的项目这个是相当有帮助的，当然这也是托了ps3标配硬盘的福，360就没这个能力了。
• 初始化设置的时候，可以通过函数把virtual memory map到physical memory上，比如做100M map到40M这样的，出现miss，就自己换页。
• Page fault----当游戏访问一个没有physical memory的virtual memory的时候，系统会试着去alloc一个physical memory。如果没有phsical memory可以alloc了，就交换出一个page（根据一些优先级规则），然后腾出一个地方。整个交换时间可能比较长，这个时候线程会sleep，甚至出现切换线程的情况。

小结下，总之说来我们在游戏里面用的pointer一类东西，里面是process address的逻辑地址。

这个逻辑地址通过segment table到virtual address, virtual address 通过page table到physical address。

physical address的allocate free等操作由操作系统管理，可以在游戏中调用相应函数来操作。

---