探索Linux 作業系統記憶體模型和管理－1[@more@]理解 Linux 設計的第一步在這篇 Linux? 記憶體模型指南中，我們將學習如何構建和管理記憶體方面的基礎知識。本指南介紹了記憶體控制單元、分頁模型方面的內容，並詳細介紹了實體記憶體區域方面的知識。理解 Linux 使用的記憶體模型是從更大程度上掌握 Linux 設計和實現的第一步，因此本文將概述 Linux 記憶體模型和管理。 Linux 使用的是單一整體式結構 (Monolithic)，其中定義了一組原語或系統呼叫以實現作業系統的服務，例如在幾個模組中以超級模式執行的程式管理、併發控制和記憶體管理服務。儘管出於相容性考慮，Linux 依然將段控制單元模型 (segment control unit model) 保持一種符號表示，但實際上已經很少使用這種模型了。與記憶體管理有關的主要問題有： ●虛擬記憶體的管理，這是介於應用程式請求與實體記憶體之間的一個邏輯層。 ●實體記憶體的管理。 ●核心虛擬記憶體的管理/核心記憶體分配器，這是一個用來滿足對記憶體的請求的元件。這種對記憶體的請求可能來自於核心，也可能來自於使用者。 ●虛擬地址空間的管理。 ●交換和快取。本文探討了以下問題，可以幫助您從作業系統中記憶體管理的角度來理解 Linux 的內幕： ●段控制單元模型，通常專用於 Linux ●2分頁模型，通常專用於 Linux ●實體記憶體方面的知識雖然本文並沒有詳細介紹 Linux 核心管理記憶體的方法，但是介紹了有關整個記憶體模型的知識以及系統的定址方式，這些介紹可為您進一步的學習提供一個框架。本文重點介紹的是 x86 架構，但本文中的知識對於其他硬體實現同樣適用。 x86 記憶體架構在 x86 架構中，記憶體被劃分成 3 種型別的地址： ●邏輯地址 (logical address) 是儲存位置的地址，它可能直接對應於一個物理位置，也可能不直接對應於一個物理位置。邏輯地址通常在請求控制器中的資訊時使用。 ●線性地址 (linear address) （或稱為平面地址空間）是從 0 開始進行定址的記憶體。之後的每個位元組都可順序使用下一數字來引用（0、1、2、3 等），直到記憶體末尾為止。這就是大部分非 Intel CPU 的定址方式。Intel? 架構使用了分段的地址空間，其中記憶體被劃分成 64KB 的段，有一個段暫存器總是指向當前正在定址的段的基址。這種架構中的 32 位模式被視為平面地址空間，不過它也使用了段。 ●實體地址 (physical address) 是使用實體地址匯流排中的位表示的地址。實體地址可能與邏輯地址不同，記憶體管理單元可以將邏輯地址轉換成實體地址。 CPU 使用兩種單元將邏輯地址轉換成實體地址。第一種稱為分段單元 (segmented unit)，另外一種稱為分頁單元 (paging unit)。圖 1. 轉換地址空間使用的兩種單元下面讓我們來介紹一下段控制單元模型。

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