因此，Linux采用了分页（paging）的方式来记录对应关系。所谓的分页，就是以更大尺寸的单位页（page）来管理内存。在Linux中，通常每页大小为4KB。...Linux把物理内存和进程空间都分割成页。 内存分页，可以极大地减少所要记录的内存对应关系。我们已经看到，以字节为单位的对应记录实在太多。...这种对应关系让上层的抽象内存和下层的物理内存分离，从而让Linux能灵活地进行内存管理。由于每个进程会有一套虚拟内存地址，那么每个进程都会有一个分页表。为了保证查询速度，分页表也会保存在内存中。...这意味着，如果使用连续分页表，很多条目都没有真正用到。因此，Linux中的分页表，采用了多层的数据结构。多层的分页表能够减少所需的空间。 我们来看一个简化的分页设计，用以说明Linux的多层分页表。...最新Linux系统中的分页表多达3层，管理的内存地址也比本章介绍的长很多。不过，多层分页表的基本原理都是相同。 综上，我们了解了内存以页为单位的管理方式。
分页机制解决了上面分段方法所存在的一个内存使用效率问题；其核心思想是系统为程序执行文件中的第x页分配了内存中的第y页，同时y页会添加到进程虚拟空间地址的映射表中(页表)，这样程序就可以通过映射访问到内存页...逻辑空间等分为页；并从0开始编号 内存空间等分为块，与页面大小相同；从0开始编号 分配内存时，以块为单位将进程中的若干个页分别装入 关于进程分页....但是Linux并没有采用这种机制 正如前面所述，通过设置页目录项的Page Size标志启用扩展分页功能。在这种情况下，分页单元把32位线性地址分成两个字段： Directory：最高10位。...若这个标志为0，只有当CPL小于3(这意味着对于Linux而言，处理器处于内核态)时才能对页寻址；若该标志为1，则总能对页寻址。...如果置为1，页目录项指的是4MB的页面，请看后面的扩展分页。 第9~11位由操作系统专用，Linux也没有做特殊之用。 ?
1 分页机制 在虚拟内存中，页表是个映射表的概念, 即从进程能理解的线性地址(linear address)映射到存储器上的物理地址(phisical address)....当然我们并不需要映射所有的线性地址空间(32位机器上线性地址空间为4GB), 内核通常只为进程实际使用的那些虚拟内存区请求页表来减少内存使用量. 1.3 64位系统中的分页 正常来说, 对于32位的系统两级页表已经足够了...为了同时支持适用于32位和64位的系统, Linux采用了通用的分页模型. 在Linux-2.6.10版本中, Linux采用了三级分页模型. 而从2.6.11开始普遍采用了四级分页模型....其他内容请参照博主的另外两篇博客, 我就不罗嗦了 深入理解计算机系统-之-内存寻址（五）–页式存储管理, 详细讲解了传统的页式存储管理机制 深入理解计算机系统-之-内存寻址（六）–linux中的分页机制..., 详细的讲解了Linux内核分页机制的实现机制 3 Linux分页机制的演变 3.1 Linux的页表实现 由于程序存在局部化特征, 这意味着在特定的时间内只有部分内存会被频繁访问，具体点，进程空间中的
1 linux的分页机制 1.1 四级分页机制 前面我们提到Linux内核仅使用了较少的分段机制，但是却对分页机制的依赖性很强，其使用一种适合32位和64位结构的通用分页模型，该模型使用四级分页机制，即...1.2 不同架构的分页机制 对于不同的体系结构，Linux采用的四级页表目录的大小有所不同：对于i386而言，仅采用二级页表，即页上层目录和页中层目录长度为0；对于启用PAE的i386，采用了三级页表...1.3 为什么linux热衷：分页>分段 那么，为什么Linux是如此地热衷使用分页技术而对分段机制表现得那么地冷淡呢，因为Linux的进程处理很大程度上依赖于分页。...2.3 页表处理函数 [注意] 以下内容主要参见 深入理解linux内核第二章内存寻址中页表处理 内核还提供了许多宏和函数用于读或修改页表表项： 如果相应的表项值为0，那么，宏pte_none...3.2 Linux中通过4级页表访问物理内存 linux中每个进程有它自己的PGD( Page Global Directory)，它是一个物理页，并包含一个pgd_t数组。
因此，Linux采用了分页（paging）的方式来记录对应关系。所谓的分页，就是以更大尺寸的单位页（page）来管理内存。在Linux中，通常每页大小为4KB。...Linux把物理内存和进程空间都分割成页。 内存分页，可以极大地减少所要记录的内存对应关系。我们已经看到，以字节为单位的对应记录实在太多。...这种对应关系让上层的抽象内存和下层的物理内存分离，从而让Linux能灵活地进行内存管理。由于每个进程会有一套虚拟内存地址，那么每个进程都会有一个分页表。为了保证查询速度，分页表也会保存在内存中。...这意味着，如果使用连续分页表，很多条目都没有真正用到。因此，Linux中的分页表，采用了多层的数据结构。多层的分页表能够减少所需的空间。 我们来看一个简化的分页设计，用以说明Linux的多层分页表。...最新Linux系统中的分页表多达3层，管理的内存地址也比本章介绍的长很多。不过，多层分页表的基本原理都是相同。
内存分页内存分页是将整个虚拟和物理内存空间划分为固定大小的连续内存块，称为页（Page）。在Linux下，每一页的大小通常为4KB。...为了节省内存空间，我们可以将单级页表进行分页，将一个页表（一级页表）分为1024个页表（二级页表），每个二级页表包含1024个页表项，形成二级分页结构。...Linux内存管理Linux内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换。逻辑地址是程序使用的地址，而线性地址是通过段式内存管理映射的地址，也称为虚拟地址。...虚拟内存的实现方式有分段和分页，其中分页机制更为常用，采用多级页表的方式节约了内存空间。页表缓存TLB能够加快虚拟地址到物理地址的转换速度。...Linux的内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换，将虚拟地址空间分为内核空间和用户空间，方便进程访问内核空间内存。我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！
参考资料 《深入分析Linux内核源码》 在上一篇文章Linux内存寻址之分段机制中，我们了解逻辑地址通过分段机制转换为线性地址的过程。下面，我们就来看看更加重要和复杂的分页机制。...Linux中的分页机制 Linux使用了一个适合32位和64位系统的分页机制。 ?...我们虽然讨论的是Linux的分页机制，实际上我们用了大部分篇幅来讨论Intel CPU的分页机制实现。因为Linux的分页机制是建立在硬件基础之上的，不同的平台需要有不同的实现。...Linux在软件层面构造的虚拟地址，最终还是要通过MMU转换为物理地址，也就是说，不管Linux的分页机制是怎样实现的，CPU只按照它的分页实现来解读线性地址，所以Linux传给CPU的线性地址必然是满足硬件实现的...最后分享两篇linux内存寻址的实验文档，结合实例更容易理解。 Linux内存地址映射 Linux内核在x86_64 CPU中地址映射
关于连续内存分配 连续内存分配(contiguous memeory allocation) 固定分区分配 动态分区分配 纯分页（pure paging) 纯分段（pure segmentation)...分页与分段相比 分段只需为每段分配两个寄存器大小的空间，记录基址和段长，而分页需要为每页记录逻辑地址到物理地址的映射。
，线性地址基址置0： 虚拟地址：每个进程的虚拟地址空间32位操作系统为4G，其中1G内核页面，3G用户页面 （32位CPU寄存器地址） 操作系统保护模式下的，启用分页机制的地址即虚拟地址...，实模式下，虚拟地址和逻辑地址相同 物理内存划分：帧（Frame） 逻辑内存划分：页（Page） 地址总线：intel早期CPU20位（内存1M）；286的地址总线...24位（内存64M）；386的地址总线32位（内存4G） 总线：地址总线、数据总线、控制总线 2.页表的软硬件实现 页表：段寄存与页码对应表，如下page table ?...实现方式：硬件使用TLB（Translation look-aside buffer翻译后备缓冲区）+内存存储 ? 3.段表硬件结构 段表：基地址+界限寄存器（限制偏移量大小） ?...段选择符：TI=0使用GDT，TI=1使用LDT 6.页表数据结构（如：段描述符和段选择符） a.层次划分页（Hierarchical Paging） ?
1 今日内容(分页机制初始化) 在初始化内存的结点和内存区域之前, 内核先通过pagging_init初始化了内核的分页机制....在分页机制完成后, 才会开始初始化系统的内存数据结构(包括内存节点数据和内存区域), 并在随后初始化buddy伙伴系统来接管内存管理的工作 2 分页机制初始化 arm64架构下, 内核在start_kernel...()->setup_arch()中通过arm64_memblock_init( )完成了memblock的初始化之后, 接着通过setup_arch()->paging_init()开始初始化分页机制...虚拟内存中连续、但物理内存中不连续的内存区，可以在vmalloc区域分配。该机制通常用于用户过程，内核自身会试图尽力避免非连续的物理地址。...字符串面值, 只读变量 2.2 paging_init初始化分页机制 paging_init函数定义在arch/arm64/mm/mmu.c?
class PageHelper { /** * 对一个列表进行分页 * @param list 列表 * @param currentPage 当前页,从1开始... { val page = Page() var data: MutableList = mutableListOf() // 手动分页
操作系统是如何让不同的应用程序能够既安全又高效地共同使用物理内存的？ 现代操作系统的普遍做法是引入“虚拟内存”的机制，应用程序是面向虚拟内存编写的而不是面向物理内存。...使用虚拟地址来访问内存 CPU负责将虚拟地址转换为物理地址，这个过程称为翻译。这个过程是由内存管理单元(MMU)来完成的。...分段与分页机制 分段机制 应用程序的虚拟地址空间由若干个大小不同的段构成，当CPU要访问某个段时，MMU会去查询段表，得到该段对应的内存区域。 具体来说，虚拟地址由两部分构成：段号和段内偏移。...分段机制下，会出现外部碎片，降低内存资源的利用率。 分页机制 分页机制是将虚拟地址空间以及物理内存都划分为连续的、等长的虚拟页。...分页机制避免了外部碎片的问题。 但是，要是采用一张页表的话，页表将会非常庞大。于是现代的操作系统都会采用多级页表。对于不存在对应的页的页表，将不会被创建。
但是，当Linux物理内存超过1G时，线性访问机制就不够用了，因为只能有1G的内存可以被映射，剩余的物理内存无法被内核管理，所以，为了解决这一问题，Linux把内核地址分为线性区和非线性区两部分，线性区规定最大为...DMA Zone通常很小，只有几十M，低端内存区与高端内存区的划分来源于Linux内核空间大小的限制。...因此，Linux 规定“内核直接映射空间” 最多映射 896M 物理内存。...1G) 2.3 Linux内核高端内存的理解 前 面我们解释了高端内存的由来。...在保护模式下，我们知道无论CPU运行于用户态还是核心态，CPU执行程序所访问的地址都是虚拟地址，MMU 必须通过读取控制寄存器CR3中的值作为当前页面目录的指针，进而根据分页内存映射机制（参看相关文档）
操作系统内存分区与分页--11 引言 内存分区 固定分区 与 可变分区 可变分区的管理过程 — 核心数据结构 可变分区的管理—请求分配 可变分区的管理—释放内存 可变分区的管理—再次申请 引入分页: 解决内存分区导致...---- 引入分页: 解决内存分区导致 的内存效率问题 内存分区最大的缺点是什么呢?...内存分区无论采用哪种分配算法，都容易导致内存碎片的产生，随着分配次数增加，内存碎片会越来越多，当某个内存申请请求发起后，发现只有合并内存碎片才能够完成内存分配，这时候就需要进行内存的紧缩。...将披萨处理的思想换到内存管理上来，就是将内存分成页 针对每个段内存请求，系统一页一页的分配给这个段，假如这个段需要3页半大小的内存，那我就分配给他四整页内存。 问题：此时需要内存紧缩吗?...不需要内存紧缩，因为内存分配最小单元为页 最大浪费内存为4k,例如: 有个段需要3页多一丢丢的内存，此时还是需要分配给他四页内存，相当于浪费了接近一页内存，而一页内存在linux 0.11中的大小为4k
移除交换空间 ---- 概念 内存管理是Linux系统重要的组成部分。...为了解决内存紧缺的问题，Linux引入了虚拟内存的概念。为了解决快速存取，引入了缓存机制、交换机制等。...当需要用到原始内容时，这些信息会被重新从交换空间读入物理内存。 Linux的内存管理采取的是分页存取机制。...要深入了解Linux内存运行机制，需要知道下面提到的几个方面。 首先，Linux系统会不时地进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存。...其次，Linux进行页面交换是有条件的，不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存中，Linux内核根据“最近最经常使用”算法，仅仅将一些不经常使用的页面文件交换到虚拟内存中。
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