Linux2.6虚拟内存管理

除了分段管理中的LDT和GDT有较大改动，分页管理中增加了三级分页模型以外，大部分内容可以参考Linux0.12-内存寻址

一、分段管理：

1.Linux中，段基址总是0，逻辑地址与线性地址是一致的。

或者说，在Linux中，没有实际上地使用分段机制

2.一个进程可以使用一个GDT和一个LDT

GDT包含：

（1）LDT在GDT中的描述符

（2）3个局部段描述符

（3）3个与高级电源管理相关的段

（4）5个PnP的BIOS服务程序相关的段

（5）1个特殊的TSS段

（6）1个任务状态段TSS

（7）内核态和用户态的代码段和数据段（共4个）

LDT包含：8191个段

大多数用户态下的Linux程序不使用KDT，因此内核定义了一个缺省的LDT供大多数进程共享。

3.GDT第0项不用，因为防止在加电后段寄存器未经初始化就进入保护模式并使用GDT

二、分页管理：

1.几种分页模型的比较

	二级分页模型	三级分页模型	四级分页模型
操作系统支持	Linux2.6.10以前	Linux2.6.10	Linux2.6.11
物理支持	32位	启用物理地址扩展（PAE）的32位（物理地址36位，线性地址32位）	64位
线性地址格式	10位PD + 10位PT + 12位offset	2位PGD + 9位PMD + 9位PT + 12位offset	9位PGD + 9位PUD + 9位PMD + 9位PT + 12位offset
页表项结构	20位物理地址 + 12位标志位	24位物理地址 + 12位标志位
页面大小	4K	4K
页框数	2^20	2^24
页表项大小	4B	8B
页表总大小	4MB	128MB
一页页表包含的页表项数	1024	512

计算方法：

页框大小 = 2 ^ offset

页框数 = 物理内存大小 / 页框大小

页表项大小 = 页表长度 / 8

页表总大小 = 页框数 * 页表项大小

一页页表包含的页表项 = 页面大小 / 页表项大小

几级分布就要访问几次内存

2.为了缓解CPU与RAM之间的速度不匹配，在分页单元与主内存之间，插入一个高速缓存单元cache。

N路组关联的高速缓存：主存中的任意一个行可以存放在高速缓存N行中的任意一行。

访问一个RAM存储单元时，先与高速缓存中的这N行进行匹配

3.为了加快线性地址的转换，引入了TLB

当CPU的cr3寄存器被修改时，本地TLB自动无效

cr3存放的是PD的基址（这是一个物理地址）、

分段没有类似的机制，因为段址是二维的。

4.为了使二级页表模型与三级页表模型兼容，当使用二级页表时，页中间目录仅含有一个指向下属页表的目录项

5.主内核页全局目录：

内核维持着一组自己使用的页表，驻留在主内核页全局目录中

主内核页全局目录的最高目录项部分作为参考模型，为系统中的每个普通进程对应的页全局目录项提供参考模型

内核页表的初始化是的实模式下进行的，此时分页功能还没有启用。具体过程参见Linux2.6物理内存管理

6.内核线程并不拥有自己的页表集，它们使用刚在CPU上执行过的普通进程的页表集

内核线程不访问用户态地址空间。

7.内存寻址过程中出现页面异常时的处理过程：

图中的连线没画箭头，都是从左往右指