進程頁表

Question

我有興趣瞭解虛擬內存和頁面機制，特別是Windows x86系統。從我從各種在線資源中收集到的信息（包括SO上發佈的其他問題），

1）每個進程的單獨頁表位於同一進程的內核地址空間內。

2）每個進程只有一個頁面表，其中包含虛擬頁面到物理頁面（或幀）的映射。 3）對應於給定虛擬地址的物理地址由存儲器管理單元（MMU）基本上通過使用所提供的虛擬地址的前20位作爲頁表的索引來計算，使用該索引來檢索物理幀的起始地址，然後根據虛擬地址的剩餘12位向該地址施加一些偏移量。

這三個陳述是否正確？或者我誤解了這些信息？

Answer 1

所以，首先讓澄清一些事情：

1. 在x86架構的情況下，它不是操作系統確定尋呼政策，它是CPU（更具體地說，它是MMU） 。操作系統如何查看分頁系統與其實施方式無關。正如一位評論者正確指出的那樣，操作系統專用組件可用於分頁模型。這是從屬於硬件的做事方式。
2. 32位和64位x86處理器具有不同的分頁方案，因此如果不指定處理器的字大小，則無法真正討論x86分頁模型。

接下來是使用最簡單版本的32位x86分頁模型的大規模壓縮版本。有很多額外的調整是可能的，我知道各種操作系統都使用它們。我不會深入這些，因爲我不熟悉大多數操作系統的內部，因爲除非你掌握了更簡單的東西，否則你真的不應該這樣做。如果您想要了解x86分頁模型的所有奇妙怪癖，可以訪問Intel文檔：Intel System Programming Guide

在最簡單的分頁模型中，內存空間被分爲4KB塊，稱爲頁面。其中1024個連續塊映射到頁表（也是4KB大小）。對於更進一步的間接尋址，所有1024個頁面表都映射到4KB頁面目錄，並且該目錄的基址位於處理器中的特殊寄存器%cr3中。由於OS中的大部分內存空間都是稀疏，這意味着大部分內存空間未被使用，所以這兩級結構已到位。你不想爲一些未被觸及的內存保留一堆頁表。

當你得到一個內存地址時，最重要的10位索引進入頁面目錄，它給你頁表的基礎。接下來的10位索引到該頁表中，爲您提供物理頁面的基礎（也稱爲物理框架）。最後，最後12位索引到幀中。 MMU爲你完成所有這些工作，假設你已經將%cr3設置爲正確的值。

64位系統有一個4級尋呼系統，因爲他們的存儲空間更稀疏。另外，頁面大小可能不是4KB。

真正得到您的問題：

1. 所有這些尋呼信息（表，目錄等）在內核內存坐鎮。請注意，內核內存是一大挑戰，並且沒有一個進程擁有內核內存的概念。
2. 每個進程只有一個頁面目錄。這是因爲頁面目錄定義了一個內存空間，每個進程只有一個內存空間。
3. 上面的最後一段爲您提供了地址被切碎的方式。

編輯：清理和小修改。

Answer 2

總的來說，這非常正確。

如果沒記錯，一些細節都有點過，但：

1. 爲內核的內存分頁不會每個進程的改變，因此所有的頁表總是內核可見。
2. 理論上，還有一個基於細分的翻譯步驟。然而，大多數實際系統（例如* BSD，Linux，Windows，OS/X）使用的片段的基數設置爲0，並將限制設置爲地址空間限制，因此該步驟基本上是NOP。