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2024-9-19 09:46 上傳
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: R9 @: `( l. O4 HMMU 通過頁表將虛擬地址轉換為物理地址,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。. g/ S+ V; ~9 K! X8 ]2 c8 Y
# `; w w b: a- h4 c1 I5 _頁 (Page): 虛擬內存和物理內存被劃分為相同大小的塊,稱為頁。
* Z% J2 ^4 M D6 b5 ^; b3 q* J$ `常見的頁大小為 4 KB。頁表 (Page Table): 頁表是一個數據結構,存儲了虛擬地址與物理地址的映射。+ \% v8 A- [3 t- m- d* {4 [- Q. h9 l
( g, X' j6 l. b3 ~, v頁表示例:! f2 S/ C. p. b4 s: \
假設有一個虛擬地址 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,應用程序只需要處理虛擬地址,操作系統和硬件負責完成地址轉換。, @$ o7 m% P: |$ t' M3 d+ @+ N
4( R B5 r: i6 q6 d: H" W
虛擬地址的應用實例' v7 E j9 a$ L# `6 w
在應用程序中,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存。
0 s/ J$ U: Q4 R' h2 d8 _4 j' e( r4 z0 h8 B7 X+ A5 i) o
#include #include int main() { int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); if (ptr == NULL) { fprintf(stderr, "內存分配失!
' n' s0 \/ |2 B9 b/ l h3 c/ K( x"); return 1; } *ptr = 42; printf("虛擬地址: %p, 值: %d S9 l& R6 l b, X
", (void*)ptr, *ptr); free(ptr); return 0;}
) B7 A* S& n% i& k. ^在這個示例中,malloc() 函數分配了一塊內存,并返回該內存塊的虛擬地址。該地址在程序的虛擬地址空間中有效,指向一個內存位置。通過打印指針 ptr 的值,可以看到虛擬地址。/ W! g7 y* K- [) Z% ]
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' k. s! \5 f; N& B3 X, N8 G' W* u) c物理地址的應用實例
, S7 y* J) v i4 N0 a物理地址的直接使用通常僅限于操作系統內核或驅動程序開發(fā)。在內核編程中,開發(fā)人員可以通過一些內核 API 來獲取物理地址。例如,通過 virt_to_phys() 函數可以將虛擬地址轉換為物理地址。( t8 r' t: \* t3 v5 W
D: p% L) \" y9 f5 d#include #include #include int init_module(void) { void *vaddr; unsigned long paddr; vaddr = kmalloc(4096, GFP_KERNEL); if (!vaddr) { printk("內存分配失敗
% J7 F x& F6 _) ~8 Q% V& e"); return -ENOMEM; } paddr = virt_to_phys(vaddr); printk("虛擬地址: %p, 物理地址: %lx
4 Y- m g1 |# U! f; E! Z5 H7 W6 V", vaddr, paddr); kfree(vaddr); return 0;} void cleanup_module(void) { printk("模塊卸載
2 O9 i- P, h9 ~& w X");} MODULE_LICENSE("GPL");& t! j3 _1 S+ T
這個內核模塊分配了一塊內存,并將其虛擬地址轉換為物理地址。virt_to_phys() 函數只在內核態(tài)有效,用戶態(tài)程序無法直接調用。, U. ^1 H9 ?- s! A
63 W$ }; `) S& K' v" a8 A# {
3 o% V% m9 A# j0 I# R; y
物理地址和虛擬地址的優(yōu)缺點. }1 g& |0 _( [$ v2 l
虛擬地址的優(yōu)點:
/ f/ P7 [" s0 V& Q4 g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存,通過交換技術(paging),虛擬內存可以被分配給更大的地址空間。
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# B/ k* L6 O/ i& F3 R物理地址的優(yōu)點:
$ r u0 ], T \( u! f7 `直接對應物理內存,訪問速度快,無需經過地址轉換。在操作系統內核和驅動程序中,物理地址通常用于直接訪問硬件資源。6 D- S, h0 K3 f) p( n
, O/ N8 r! x9 E7 V% b3 X" o7 t
物理地址和虛擬地址是 Linux 系統內存管理的重要概念。虛擬地址提供了更靈活和安全的內存管理方式,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存位置,通常用于內核級別的操作。理解這兩個概念及其應用,對于系統編程和操作系統的深入理解非常關鍵。; F/ m5 R! `' Q
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