Adresses virtuelles et adresses physiques sous Linux : concepts, conversions et applications

Dans les systèmes Linux, la gestion de la mémoire est un sujet très important, qui implique des aspects tels que le fonctionnement, les performances et la sécurité du programme. Un concept central dans la gestion de la mémoire est l'adresse virtuelle et l'adresse physique, qui représentent respectivement la vue logique d'un programme et la disposition réelle de la mémoire. La conversion entre adresses virtuelles et adresses physiques est un processus clé de la gestion de la mémoire. Elle permet aux programmes de mieux utiliser les ressources mémoire et d'améliorer l'efficacité et la protection de l'accès à la mémoire. Mais comprenez-vous vraiment les adresses virtuelles et les adresses physiques ? Connaissez-vous leurs définitions, leurs caractéristiques et leurs différences ? Savez-vous comment convertir entre adresses virtuelles et physiques sous Linux ? Cet article vous présentera en détail les connaissances pertinentes sur les adresses virtuelles et les adresses physiques sous Linux, afin que vous puissiez mieux utiliser et comprendre ces deux adresses mémoire sous Linux.

L'application ne peut fournir qu'une adresse virtuelle. Vous pouvez également obtenir l'adresse physique via la méthode suivante. Bien entendu, vous devez appeler le chauffeur.

Linux utilise le concept de tables de pages pour gérer l'espace virtuel. Lorsque le noyau traite une adresse virtuelle, il doit la convertir en adresse physique avant que le processeur puisse y accéder. L'adresse virtuelle peut être trouvée couche par couche via la macro d'opération de table de pages Linux pour trouver l'adresse physique. En termes simples, l'adresse virtuelle doit être segmentée comme un index pointant vers la table de pages, et le dernier. Le tableau des pages de niveau pointe vers l'adresse physique.
Afin d'être compatibles avec différents processeurs, les versions Linux après 2.6.11 adoptent une structure de table de pages à quatre niveaux :
 PGD : Page Global Directory, répertoire global de pages, est une table de pages de niveau supérieur.
 PUD : Page Upper Directory, répertoire supérieur de page, est la table de pages de deuxième niveau
 PMD : Page Middle Directory, le répertoire intermédiaire des pages, est la table des pages de troisième niveau.
 PTE : Page Table Entry, table de pages, la table de pages de dernier niveau, pointe vers la page physique.
La page physique peut être trouvée en accédant à PGD via la structure de données mm_struct, comme illustré à la figure 4-8. Le processus de recherche de l'adresse physique selon la table des pages est illustré à la figure 4-9.

Page Picture Level 4 utilisée par Linux

Le code de conversion simplifié est le suivant :

 static int vir2phy(unsigned long va) 
 {   
 struct task_struct *pcb_tmp;   
 pcb_tmp = current;   
 pgd_tmp = pgd_offset(pcb_tmp->mm,va);   
 pud_tmp = pud_offset(pgd_tmp,va);   
 pmd_tmp = pmd_offset(pud_tmp,va);   
 pte_tmp = pte_offset_kernel(pmd_tmp,va);   
 pa = (pte_val(*pte_tmp) & PAGE_MASK) |(va & ~PAGE_MASK);   
 return pa; 
 }

pgd_offset(mm, addr) reçoit l'adresse du descripteur de mémoire mm et l'adresse linéaire addr en paramètres. Cette macro génère l'adresse linéaire de l'entrée correspondante dans le répertoire global de la page adresse addr ; Cette page du répertoire global peut être retrouvée grâce à un pointeur dans le descripteur de mémoire mm.

pud_offset(pgd, addr) Les paramètres sont le pointeur pgd pointant vers l'entrée du répertoire global de la page et l'adresse linéaire addr. Cette macro génère l'adresse linéaire correspondant à l'adresse d'entrée du répertoire dans le répertoire au-dessus de la page. Dans un système de radiomessagerie à deux ou trois niveaux, cette macro génère pgd, l'adresse d'une entrée de répertoire globale de page.

pmd_offset(pud, addr) reçoit le pointeur pud pointant vers l'entrée du répertoire supérieur de la page et l'adresse linéaire addr comme paramètres. Cette macro génère l'adresse de décalage de l'adresse d'entrée de répertoire dans le répertoire intermédiaire de la page. Dans un système de radiomessagerie à deux ou trois niveaux, il génère pud, l'adresse de l'entrée du répertoire global de la page.

pte_offset_kernel(dir, addr) L'adresse linéaire addr a un élément correspondant dans le répertoire intermédiaire de la page dir. Cette macro génère cet élément correspondant, qui est l'adresse linéaire de la table des pages. De plus, cette macro n'est utilisée que sur la table des pages principale du noyau.

Grâce à cet article, vous devez avoir une compréhension approfondie des adresses virtuelles et des adresses physiques sous Linux, et connaître leurs définitions, caractéristiques et différences. Vous devez également comprendre les principes, méthodes et fonctions de conversion entre adresses virtuelles et adresses physiques, et comment convertir correctement entre adresses virtuelles et adresses physiques sous Linux. Nous vous recommandons d'utiliser des adresses virtuelles pour écrire et exécuter des programmes lorsque vous utilisez des systèmes Linux afin d'améliorer la portabilité et la sécurité des programmes. Dans le même temps, nous vous rappelons également de prêter attention à certains problèmes et défis potentiels lors de l'utilisation des systèmes Linux, tels que la fragmentation de la mémoire, les fuites de mémoire, le mappage de la mémoire, etc. J'espère que cet article pourra vous aider à mieux utiliser le système Linux et vous permettre de profiter des avantages et de la commodité des adresses virtuelles et des adresses physiques sous Linux.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!