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2024-9-19 09:46 上傳
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點(diǎn)擊上方藍(lán)色字體,關(guān)注我們6 D$ {/ \* G% u2 h& i7 S
$ N3 p" [8 [$ V2 l; v! bMMU 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(jìn)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。& }' N0 x5 H. r- A! o
s0 \2 m9 O4 P8 ]! E) }1 t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。. u% v/ e, V6 n F1 L" l! s
常見的頁大小為 4 KB。頁表 (Page Table): 頁表是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),存儲了虛擬地址與物理地址的映射。6 }# ^. A) F7 |2 f
: }0 J6 w9 {" V: |8 F6 |3 Z4 O頁表示例:
9 r0 f. `+ B6 ~ e7 E9 D假設(shè)有一個(gè)虛擬地址 0xB8000000,通過頁表,它可能被映射到物理地址 0x12000000。這個(gè)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(fù)責(zé)完成地址轉(zhuǎn)換。
, q0 C# U: s0 v; j) ^7 h4 J4
: d- Z' m( N( N ?8 v+ ^虛擬地址的應(yīng)用實(shí)例
0 ~" I4 @& d+ b& q% }# V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(gè)簡單的 C 程序示例,演示如何使用虛擬地址訪問內(nèi)存。; S; R! Q! E, o1 Z1 _
8 F' O: o3 r8 u
#include #include int main() { int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); if (ptr == NULL) { fprintf(stderr, "內(nèi)存分配失!
# ] V0 d$ @, z: ]6 J+ H% b"); return 1; } *ptr = 42; printf("虛擬地址: %p, 值: %d1 \+ n) K1 y% Y% b7 u
", (void*)ptr, *ptr); free(ptr); return 0;}
& I8 o9 P6 f* P+ S: |+ `在這個(gè)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(gè)內(nèi)存位置。通過打印指針 ptr 的值,可以看到虛擬地址。
, O6 ~1 [. r. \+ R7 I3 P6 T4 v5
0 ]/ i3 d* e1 L; |8 Z物理地址的應(yīng)用實(shí)例
0 ]+ r7 l8 w" N1 `1 B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 ?. b6 ~% G# t$ G
. ~6 n: c6 a/ A( d#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
4 [) ?( F2 s- f! q# |5 @3 w"); return -ENOMEM; } paddr = virt_to_phys(vaddr); printk("虛擬地址: %p, 物理地址: %lx
# V, f( M* A( O6 \", vaddr, paddr); kfree(vaddr); return 0;} void cleanup_module(void) { printk("模塊卸載3 Z# O, `+ u _: M. O/ g/ p7 k8 R$ \
");} MODULE_LICENSE("GPL");! |) E2 J$ W( N
這個(gè)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。5 T4 B, A" W8 ?7 u2 g, O& }
6" }' V/ \- ]4 T( p) s3 W4 M7 c9 \' W
+ H1 f5 }- p# d' c" `# a* F物理地址和虛擬地址的優(yōu)缺點(diǎn)
S/ H7 }* Q6 _2 k虛擬地址的優(yōu)點(diǎn):
7 A) y, A4 g v每個(gè)進(jìn)程擁有獨(dú)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(shí)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。" Y# {, \" M/ \0 O- I+ G( O# r
, D, m& ~ b0 H
物理地址的優(yōu)點(diǎn):; t1 B( u* a- z, q' r
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。
1 ?+ L7 D) ]7 G* F: m% h8 s* e! U% U: g7 `" F5 O
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(gè)進(jìn)程擁有獨(dú)立的地址空間。而物理地址則直接映射到實(shí)際的內(nèi)存位置,通常用于內(nèi)核級別的操作。理解這兩個(gè)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。( v: @# A7 {% [$ L3 g2 C% U
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