Linux内存地址映射

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引言

看过原博主的一些文章,写得很好,虽然博主不提倡这种拿来主义,但我还是忍不住一时手痒.呵呵本文是针对32位x86 CPU中Linux内核地址映射过程的详细介绍和示例.其中由浅入深,介绍了相关寄存器,逻辑地址,线性地址,物理地址之间的联系和区别,还介绍了分页机制分段机制和地址映射.对于我这等缺乏理论的小菜鸟来说实可谓金科玉律,点石成金.

在Intel体系结构的CPU中,现代操作系统如Linux都采用内存保护模式来管理内存.我们看Linux内核中的内存管理相关内容时,会遇到一个基本问题:普通用户程序中的地址是如何转换到内存上的物理地址的?IA-32架构的CPU规定地址映射过程是逻辑地址–>线性地址–>物理地址.Linux既然能在Intel架构的CPU上运行,就要遵守这个规定,那么Linux又是如何进行地址映射的?

本文以RHEL5.8 i686内核源码版本2.6.18-308(源码下载地址ftp://ftp.redhat.com/pub/redhat/linux/enterprise/5Server/en/os/SRPMS/),在IA-32架构CPU为基础,分析CPU架构下的地址映射过程及Linux内核中的实现,并给出一些工具(附源码)来验证整个地址映射过程(包括PAE机制下的映射),方便我们更直观和深入理解Linux在x86 CPU地址映射.对于Linux在x64_64 CPU中的内核地址映射过程,会在另外一篇文章中单独介绍.

目 录

1 概述… 3

2 IA-32体系结构内存地址映射… 4

2.1 CPU相关寄存器… 4

2.1.1 系统寄存器… 5

2.1.2 内存管理寄存器… 5

2.2 保护模式的内存管理… 7

2.3 32位时页面机制地址映射… 9

2.3.1 逻辑地址到线性地址的映射… 9

2.3.2 线性地址到物理地址的映射… 11

2.4 PAE页面机制地址映射过程… 12

2.4.1 PDPTE寄存器… 12

2.4.2 逻辑地址到线性地址的映射… 13

2.4.3 线性地址到物理地址的映射… 13

3 Linux内核的地址映射过程… 15

3.1 段式映射过程… 15

3.2 页式映射过程… 17

4 Linux地址映射实验… 19

4.1 gdtr和cr3寄存器值的获取… 20

4.2 读取物理内存上的数据… 21

4.3 地址映射过程实验… 21

4.3.1 段式映射过程… 23

4.3.2 页式映射过程… 24

4.4 PAE机制下地址映射过程实验… 26

4.4.1 段式映射过程… 26

4.4.2 页式映射过程… 27

5 常见问题及解答… 28

32位x86 CPU中Linux内核地址映射过程,并且给出实验验证整个地址映射过程资源如下

完整文档下载地址:http://yunpan.cn/QI7E36mg3EUx9  提取码 373c

实验相关源码下载地址:http://yunpan.cn/QahPnrGxn3eIu  提取码 7b04

64位x86 CPU中Linux内核地址映射过程，并且给出实验验证整个地址映射过程资源如下

完整文档下载地址:http://yunpan.cn/QI7WxSLYAiS72  提取码 66e5

实验相关源码下载地址:http://yunpan.cn/QahP8XRZrIzXJ  提取码 5d07

本文转自:http://ilinuxkernel.com/?p=1276