页目录和页表结构---醍醐灌顶

http://blog.sina.com.cn/s/blog_533074eb0101ai5t.html

上图反映了如下信息：

1、 进程的 4G 线性空间 被划分成 三个部分 ： 进程空间 （0-3G）、 内核直接映射空间 （3G– high_memory）、 内核动态映射空间 （VMALLOC_START - VMALLOC_END）

2、  三个空间使用同一张页目录表 ，通过  CR3  可找到此页目录表 。但不同的空间在页目录表中页对应不同的项，因此互相不冲突

3、 内核初始化以后，根据实际物理内存的大小，计算出 high_memory、VMALLOC_START、VMALLOC_END 的值。并为“内核直接映射”空间建立好映射关系，所有的物理内存都可以通过此空间进行访问。

4、 “进程空间”和“内核动态映射空间”的映射关系是动态建立的（通过缺页异常）

假设在有三个线性地址 addr1, addr2, addr3 ，分别属于三个线性空间不同部分（0-3G、3G-high_memory、vmalloc_start-vmalloc_end），但是最终都映射到物理页面1：

1、 三个地址对应不同的页表和页表项

2、 但是页表项的高20bit肯定是1，表示物理页面的索引号是1

3、 同时，根据高20bit，可以从 mem_map[]中找到对应的struct page结构， struct page 用于管理实际的物理页面（就是实际物理页面的物理地址了，到这里就不绕弯子了，顺便想到高速缓冲的匹配命中操作是用哈希表，换算出的要访问的实际物理地址拿到哈希表的输入计算一下哈希值，看看有没命中） （红线）

4、 从线性地址最终的，根据页目录表，页表，可以找到物理地址

5、 struct page和物理地址之间很容易互相转换

6、 从物理地址，可以很容易的反推出在内核直接映射空间的线性地址（蓝线）。要想得到在进程空间或者内核动态映射空间的对应的线性地址，则需要遍历相应的“虚存区间”链表。

关于页目录表：

1、 每个进程有一个属于自己的页目录表，可通过 CR3 寄存器找到

2、 而内核也有一个独立于其它进程的页目录表，保存在 swapper_pg_dir[] 数组中

3、  当进程切换的时候，只需要将新进程的页目录把地址加载到 CR3 寄存器中即可

4、 创建一个新进程的时候，需要为它分配一个 page，作为页目录表，并将swapper_pg_dir[] 的高256项拷贝过来，低768项则清0

linux0.11版本，所有进程共享同一个页目录而各自使用不同的页表，该共享的页目录就放在物理地址最前面的4k