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Linux0.12 内存管理学习笔记 总概 Linux0.12内核管理程序采用分页管理。分页管理使用页目录以及页表寻址内存，以页为基本单位，每页为连续4KB物理内存。Linux0.12内存管理程序共有4个文件:Makefile、memory.c、swap.c、page.s。其中page.s包含内存也异常的中断管处理过程（int14）。Memory.c是内存页面管理的主文件，其中包含了内存的初始化操作、页目录和也表的管理程序以及内核其他部分申请内存的处理程序。Swap.c是内存页面交换管理文件，其中包括交换映射位图管理甘薯和交换设备访问函数。 关键点： 1、分页机制处理的是经过段机制转换得到的线性地址。 2、Linux0.12内核只使用了了一个页目录表，所以最大能管理4GB的线性地址。 3、Linux0.12内存默认最多支持16MB内存。 4、内存分配： Linux内核：0~640KB； 显存和BIOS：640KB~1M； 高速缓冲区：Linux内核end~4M； 虚拟盘：4M~4.5M； 主内存区：4.5M~16M。 其中高速缓冲区、虚拟盘的大小在内核初始化程序main.c中根据实际物理内存大小进行分配。 5、页目录表存放在物理地址0处，后面紧跟4个页表，在head.s中这4个页表一一映射了16M的物理内存，供内核使用，也就是说，在内核中，线性地址就是物理地址，应为他们通过页机制进行一一对应。 6、进程的逻辑地址空间：Linux0.12内核为每个任务分配了64M的虚拟内存，在线性地址空间中，Linux0.12的各任务的逻辑地址0为nr*64M。所以每个任务逻辑空间地址转为线性空间地址只要加上nr*64M即可。在任务的逻辑地址空间中，地址布局为：代码+数据+bss（未初始化的数据）+堆栈（由高到低）+参数（最长128kb）。所以每个任务的逻辑地址空间是0x0000000~0x4000000 7、页面出错异常处理： 在CR0的PG位置位的情况下（开启了页机制），CPU将线性地址转化为物理地址时若检测到以下情况，就为引起页出错异常中断INT14。 地址变换过程中用到的页目录向或页表项的存在位P=0； 当前执行程序没有足够的特权访问指定的页面（包括读写权限）； 8、栈中的一个出错码：出错码格式是一个32位长的字，有效位为最低3位： 位0：P位，0表示异常是由于页面不存在，1表示违反页级保护权限； 位1：W/R位，表示异常是由读写操作引起的。0表示由读操作引起，1表示由写操作引起； 位2：U/S位，0表示正执行超级用户代码。1表示正执行一般用户代码。 9、CR2寄存器中存放了引起异常的线性地址，页出错异常处理程序可以通过这个此案性地址定位相关的页目录项和页表项。 10、写时复制机制： 11、需求加载机制 一、程序详解 Memory.c 实现对主内存区的动态分配和回收。对于1M（内核代码段和数据段）的内存，内核使用了一个字节数组mem_map[]来表示物理内存页面的状态。每个字节描述一个物理内存页面的占用状态。其中的值表示被占用的次数，0表述对应的物理内存页面空闲。当成功申请一页物理内存时，就将对应字节的值加1。16M的物理内存共有（16M-1M）/4KB=3840个物理页面被mem_map[]管理，而高速缓冲区和虚拟磁盘占用的内存页面对应的字节图将在内存初始化的过程中被设置成100表示已占用，不可在分配。而主内存区对应的2944个内存页面对应的字节to设置为0，可供程序申请使用。 程序函数列表： 1.copy_page(from,to) //从from处复制一页内存到to；该函数为宏定义，并使用了内嵌汇编实现。 输入参数：物理地址from，物理地址to 2.void free_page(unsigned long addr) //释放制定物理地址处的一页物理内存 输入参数：物理地址addr A.该函数首先检测输出的地址是不是小于LOW_MEM（内核区或高速缓冲区），或者是不是大于机器的实际物理内存HIGHMEM。如果是，则显示错误信息并死机。 B.然后计算该地址对应的内存映射字节图中的编号： addr-= LOW_MEM; addr = 12;并将其减1，正常返回；若已是0，则表示释放一页空闲内存，显示错误信息后死机。 C.此函数未清空该页面所占的页表项内容。 3.int free_page_tables(unsigned long from,unsigned long size) //释放指定线性地址处开始的连续的指定数量的页表中的所有页面以及页表本身所占页面。 输入参数：线性地址from，释放内存量size（bit） A.首先检测输入的线性地址是不是位于4M边界处，该函数只能处理M边界处的地址，若不是则显示错误信息，死机。若是接着