平面內存模型和受保護內存模型之間的區別？

Question

平面內存模型和受保護內存模型之間的區別？ VxWorks支持平面內存模型，Linux是否也支持平面內存模型？

Answer 1

爲了給出一個合理的答案，我們首先回顧一些概念。

大多數現代處理器都有一個內存管理單元（MMU），它被用於許多目的。

一個目的是在虛擬地址（CPU「看到」的那個）和物理地址（芯片實際連接的地方）之間映射。這被稱爲地址轉換。

另一個目的是爲特定的虛擬內存的位置設置訪問屬性（東西像內存讀寫，或只讀，或無法訪問）

隨着MMU，你可以有所謂的「團結映射「處理器的虛擬地址與物理地址相同（即不使用地址轉換）。例如，如果處理器訪問0x10000，則它正在訪問物理位置​​0x10000。

「扁平」內存模型通常指的是CPU訪問的任何虛擬地址都是唯一的。因此，對於32位CPU，地址空間的最大限制爲4G。

它通常（雖然不一定）用於指代虛擬內存和物理內存之間的統一映射。相比之下，在工作站領域，大多數操作系統（Linux/Windows）都使用「重疊」內存模型。例如，您在Windows中啓動的任何程序（一個進程）將具有0x10000的起始地址。

窗口如何有10個進程都從地址0x10000運行？

這是因爲每個進程都使用MMU來映射虛擬地址0x10000到不同的物理地址。對於P1可能有0x10000 = 0x10000，而P2有0x10000 = 0x40000，等等......

在RAM中，程序是在不同的物理地址，但CPU虛擬地址空間看起來每個進程相同。

據我所知，Windows和Standard Linux總是使用重疊模型（即它們沒有平面模型）。 uLinux或其他特殊內核可能有一個扁平模型。

現在，保護與平坦與受保護模型無關。 我會說大多數重疊的模型操作系統將使用保護，以便一個進程不會影響（即寫入另一個進程的內存）。使用VxWorks 6.x並引入Real-Time Processes，即使使用平面內存模型，通過使用保護也可以保護各個RTP（以及內核應用程序）。

如果您不使用RTP並在vxWorks內核中運行所有內容，則不會使用保護。

---

那麼，保護如何工作（無論是在VxWorks RTP或其他操作系統進程中）？ 從本質上講，RTP/Process存在於具有一定範圍的（虛擬）地址的「內存氣泡」中，該地址包含代碼，數據，堆以及其他各種內存位置。

如果RTP/Process嘗試訪問其外部存儲區以外的內存位置，MMU將生成一個異常並調用OS（或信號處理程序）。典型的結果是段違例/總線異常。

但是，如果一個進程無法轉義它的內存泡沫，一個進程如何將一個數據包發送到以太網端口？這取決於處理器體系結構，但本質上，用戶端（RTP）套接字庫（例如）會進行「系統調用」 - 這是一個將cpu切換到內核空間和超級用戶模式的特殊指令。此時，某種設備驅動程序（通常駐留在內核中）運行將數據推送到某個硬件設備。一旦完成，系統調用返回，我們回到運行用戶代碼的RTP /進程空間。

操作系統負責所有MMU編程，系統調用處理等......這對應用程序是不可見的。