Linux内存管理之分段机制

水深无声 2022-05-15 03:13 275阅读 0赞

[![memory][]][memory]

逻辑地址就是我们普通的段+偏移的表现方式，而线性地址就是段+偏移之后算出来的一个地址，前者可以认

为是二维的地址，而后者可以理解是一维的。线性地址和虚拟地址的概念相接近，不知道其根本的区别。而

物理地址就是实际在地址总线上传输的地址，也就是物理内存访问的真正地址。

如上图，Linux在内存管理上，把逻辑地址通过分段机制变化成线性地址，线性地址也就是4G（32位系统）

的程序地址。线性地址再通过分页机制转化成物理地址，最后CPU去访问物理地址。![更多...][...]

去年写个一篇关于IA32内存寻址的文章，现在再重温下。下面是一张很好的内存寻址图

[![memory\_man][memory_man]][memory_man]

采用分段机制的好处就是方便了程序员的编码，把整个地址分成不同的数据段，代码段，数据段，堆栈

等等。每个段都是动态调整的，在程序重定向的时候。那么对于每一个段的基本信息：段的起始地址，

段的长度，段的访问权限等，都会保存在段描述表中（上面的GDT），GDT是存在物理内存中的。也就说

我们普通的程序执行一条指令的时候（比如C语言中的&操作），我们操作的是一个逻辑地址，逻辑地址必须

通过段机制转化成线性地址，而根据什么转化呢？就是GDT！GDT会告诉你在线性地址哪里到哪里是你的数

据段，哪里到哪里是代码段。那么我们怎么找到GDT呢？GDT是在内存里的，这就用到寄存器GDTR了，

GDTR会告诉你GDT在内存的起始位置，然后就可以去问GDT我要访问的逻辑地址所对应的线性地址是什

么。再深入点，上面说的了GDT里面是描述每个段的基本信息的，其中就是每个段在线性地址里对应的起始

位置。

GDT里面存的是各个段的索引，叫做段选择子（Seg.Selector），现代计算机为了减少对内存访问的次数，

就把段选择子存于我们平时说的CS寄存器，DS寄存器等，这样，一个逻辑地址到线性地址的转换就大大地

加快了。

现在完整地说一遍上面分段的整个流程，对于一个逻辑地址（段：偏移），首先通过GDTR找到GDT，GDT

里面是段选择子，直接从段寄存器获得，通过段选择子找到该段在内存里的基地址，然后加上逻辑地址的偏

移部分，这就完整地得到了一个线性地址。

[memory]: http://www.firefoxbug.net/wp-content/uploads/2012/11/memory.png
[...]: http://www.firefoxbug.net/wp-includes/js/tinymce/plugins/wordpress/img/trans.gif
[memory_man]: http://www.firefoxbug.net/wp-content/uploads/2012/11/memory_man.png

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