.前面我們介紹了386保護模式.從今天起我們將在此基礎(chǔ)上,分析linux的虛擬存儲管理,對每個程序員來說.他們都希望有無窮大的快速的內(nèi)存,然而,現(xiàn)階段是不可能的,況且,無窮大與快速本身就可能矛盾
為了解決無窮大.linux 引入了虛擬存儲系統(tǒng),為了解決快速,linux 引入了cache ,交換機制等等,以使的存儲系統(tǒng),在容量上接近硬盤,速度上接近cache.(當然,我認為這是存儲系統(tǒng)的實際目的).
Linux 的內(nèi)存管理采取的是分頁機制.它的設(shè)計目的是分時多任務(wù).linux 可同時處理256個任務(wù)(這應(yīng)該與某個變量來定義,一時想不起來).同時它采用了兩級飽和機制來分別內(nèi)核進程與用戶進程.
在386 保護模式的0-4G 的線性虛擬地址中,3-4G 是留給內(nèi)核進程的.而0-3G分給用戶進程.內(nèi)核在內(nèi)核空間的尋址不同于用戶進程在用戶空間的尋址.因為內(nèi)核是在啟動時裝入內(nèi)存的.說以它可以直接吧地址映射到3G 以上.用戶若想訪問內(nèi)核就不許通過swapper_pg_div 中的指針來得到頁表.
相反,用戶進程,在用戶空間的尋址是通過所用戶頁目錄中的指針得到用戶的頁表.并通過頁表的指針直接指向相應(yīng)的物理內(nèi)存.
Linux虛擬內(nèi)存的實現(xiàn),需要幾種不同的機制來實現(xiàn):
地址映射機制
內(nèi)存的分配與回收
請頁機制
交換機制
內(nèi)存共享機制
在具體的讀源碼之前.我們先根據(jù)我們以前學(xué)過的操作系統(tǒng)知識.和C語言等知識.來考慮一下,這幾個機制如何實現(xiàn).現(xiàn)自己設(shè)計一下.在看別人是怎樣實現(xiàn)的.找到自己想不到.或者對效率空間有損的地方.這樣才有進步.我不止一次的說.操作系統(tǒng)的某一部分,就起實現(xiàn)來說,非常簡單.它的難點是如何將大量的功能集成出一個kernerl.
地址映射機制,說白了,就是在虛擬內(nèi)存與物理內(nèi)存上的一個橋梁.它要做的事情可能就是通過幾個不同的表.把虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址,把物理地址轉(zhuǎn)化虛擬地址.
我們以前說過.因為有系統(tǒng)與用戶之分,它必須也要有不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).為了解決速度等問題.它會有一個硬件的緩沖區(qū)
對于它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).我們可以先想一下.如虛擬地址的信息,虛擬地址在那個區(qū)域等等
至于請頁機制,更好理解.因為linux是頁式存儲的.因此必然會存在空白頁和使用頁.既然是頁.就必然會存在頁溢出.頁無效(是不是在win98 下經(jīng)常出現(xiàn)類似錯誤,當然linux的內(nèi)存管理不可能和windows一樣,可基本道理相同).因此.在每一個頁出錯.或者該頁存不下多余的數(shù)據(jù)時.就要要求內(nèi)核分配新的頁面
同時.當時用fork() 產(chǎn)生一個新的進程時.也需要分配新的葉面.這一部分大概講的就是進程如何向內(nèi)和描述自己需要怎么樣的和多少頁
在我們學(xué)習(xí)<<數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)>>是我們學(xué)了,很多內(nèi)存分配方式,如首次擬和.最佳擬和,最差擬和等等.但是我們可以想象.linux 大概不會用他們.那就一定是伙伴系統(tǒng)了.因此我們可以對于伙伴系統(tǒng)的分配,回收的基本算法.回想一下.這樣在讀者一部分源碼時,回有意象不到的收獲.
至于交換機制.我們也可以現(xiàn)想一想.內(nèi)存中總與很多使用者的頁.如果這些也已經(jīng)把所有的頁都用完了.再分配時必須把其中的某些頁釋放.釋放那些頁,需要考慮.如最近不用頁.近期少用頁,等等都可以在考慮之中.
這個算法,大概就是計算內(nèi)存中使用的頁,什么時候可以換處.說白了就是為所有的使用頁計算一個”權(quán)”,而這個”權(quán)”就決定了他什么時候被釋放以換如它的內(nèi)容.需要想的是對于經(jīng)常使用的頁.可以把它放入cahe.(盡管這一部分對程序員是透明的,但我們應(yīng)該理解他的原理).
最后的一部分共享內(nèi)存,我想和我門初學(xué)linux編程時,進程通訊里面的共享內(nèi)存沒有區(qū)別.大概也就是在它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中加入可以允許不同進程訪問的tag 就行了.
以上,只是我們對linux的內(nèi)存管理機制的猜測,需要我們做的工作就是具體的讀源碼.更正不正確的猜想.同時學(xué)習(xí)別人的實際思路.
從下篇日記開始.我們將分別講解這幾部分的實現(xiàn)
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