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2024-9-19 21:47 上傳
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點擊上方藍色字體,關(guān)注我們% ~8 S1 ^; T* E7 u, i5 X
( [" m$ M4 ~9 pMMU 通過頁表將虛擬地址轉(zhuǎn)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。, s" r: F0 w) H) \" F7 t9 Z
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頁 (Page): 虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存被劃分為相同大小的塊,稱為頁。- [8 S$ O1 H1 Y# ~6 ]: Y, ?
常見的頁大小為 4 KB。頁表 (Page Table): 頁表是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),存儲了虛擬地址與物理地址的映射。
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7 S- n9 r5 g' P, J h" |頁表示例:: D; ~4 W9 _" b! j- _! |
假設(shè)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(yīng)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(zhuǎn)換。
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虛擬地址的應(yīng)用實例
9 Y& v) o1 ?) u" [! \在應(yīng)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(nèi)存。
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#include #include int main() { int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); if (ptr == NULL) { fprintf(stderr, "內(nèi)存分配失!. v; z) [9 D7 i2 |: S0 M# S8 d
"); return 1; } *ptr = 42; printf("虛擬地址: %p, 值: %d' C! a' ^* s. L5 M' S4 l
", (void*)ptr, *ptr); free(ptr); return 0;}
J- u4 T& H: G3 U在這個示例中,malloc() 函數(shù)分配了一塊內(nèi)存,并返回該內(nèi)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(nèi)存位置。通過打印指針 ptr 的值,可以看到虛擬地址。+ K( h8 \% W' s
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~* U# H7 ~& d: [0 A' k& j: c物理地址的應(yīng)用實例# u3 k1 d8 y2 A) V9 A& W; E
物理地址的直接使用通常僅限于操作系統(tǒng)內(nèi)核或驅(qū)動程序開發(fā)。在內(nèi)核編程中,開發(fā)人員可以通過一些內(nèi)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(zhuǎn)換為物理地址。
9 s2 y7 t- N) h' j) r5 [2 v4 M5 f T1 j/ [" X
#include #include #include int init_module(void) { void *vaddr; unsigned long paddr; vaddr = kmalloc(4096, GFP_KERNEL); if (!vaddr) { printk("內(nèi)存分配失敗
6 s& \3 u; _2 N) p"); return -ENOMEM; } paddr = virt_to_phys(vaddr); printk("虛擬地址: %p, 物理地址: %lx- ]. D3 m* a) F
", vaddr, paddr); kfree(vaddr); return 0;} void cleanup_module(void) { printk("模塊卸載
) J; b* E/ `+ B6 `");} MODULE_LICENSE("GPL");; C5 H* K) k0 z, F+ i7 h$ G
這個內(nèi)核模塊分配了一塊內(nèi)存,并將其虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址。virt_to_phys() 函數(shù)只在內(nèi)核態(tài)有效,用戶態(tài)程序無法直接調(diào)用。) m5 i9 B1 T! b: [: V1 [
6. f, `( Y$ q! k% E
; v+ a' { ~4 z% d5 ]
物理地址和虛擬地址的優(yōu)缺點0 m1 H8 W( w' k7 J- @* O
虛擬地址的優(yōu)點:; |* r3 h2 V6 f
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(nèi)存,通過交換技術(shù)(paging),虛擬內(nèi)存可以被分配給更大的地址空間。
8 g G# x, f/ F+ F- X. k, D
. |. D0 U4 V* Y) y( E物理地址的優(yōu)點:
9 h( m4 T- f) \/ F, e* ]直接對應(yīng)物理內(nèi)存,訪問速度快,無需經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換。在操作系統(tǒng)內(nèi)核和驅(qū)動程序中,物理地址通常用于直接訪問硬件資源。( t! n4 x/ P* o% u) D2 y7 G
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物理地址和虛擬地址是 Linux 系統(tǒng)內(nèi)存管理的重要概念。虛擬地址提供了更靈活和安全的內(nèi)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(nèi)存位置,通常用于內(nèi)核級別的操作。理解這兩個概念及其應(yīng)用,對于系統(tǒng)編程和操作系統(tǒng)的深入理解非常關(guān)鍵。: ?! b" d$ n6 g9 R, Z
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