內(nèi)存尋址
曾經(jīng)有一個(gè)叫“阿蘭.圖靈”的天才，它設(shè)想出了一種簡(jiǎn)單但運(yùn)算能力幾乎無(wú)限發(fā)達(dá)的理想機(jī)器——這可不是一個(gè)具體的機(jī)械玩藝，而是一個(gè)思想模型——用來(lái)計(jì)算能想象得到的所有可計(jì)算函數(shù)。這個(gè)有趣的機(jī)器由一個(gè)控制器，一個(gè)讀寫(xiě)頭和一條假設(shè)兩端無(wú)限長(zhǎng)的帶子組成。工作帶好比存儲(chǔ)器，被劃分成大小相同的格子，每格上可寫(xiě)一個(gè)字母，讀寫(xiě)頭可以在工作帶上隨意移動(dòng)，而控制器可以要求讀寫(xiě)頭讀取其下方工作帶上的字母。
你可千萬(wàn)別覺(jué)得這個(gè)機(jī)器傻得可愛(ài)，它可是當(dāng)代馮.諾依曼體系計(jì)算機(jī)的理論鼻祖。它帶來(lái)的“數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)和選擇讀取思想”可是目前我們使用的幾乎所有機(jī)器運(yùn)行背后的靈魂。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的核心問(wèn)題之一就是如何有效地進(jìn)行內(nèi)存尋址，因?yàn)樗羞\(yùn)算的前提都是先要從內(nèi)存中取得數(shù)據(jù)，所以內(nèi)存尋址技術(shù)從某種程度上代表了了計(jì)算機(jī)技術(shù)。
下面就開(kāi)始一起聊聊關(guān)于尋址的故事。
馮.諾依曼體系計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成。運(yùn)算器就是我們熟知的CPU中的AUL（算術(shù)邏輯單元）,存儲(chǔ)器是內(nèi)存，控制器是CPU中的控制單元；輸入設(shè)備就是我們的鼠標(biāo)鍵盤等；輸出設(shè)備就是顯示器，打印機(jī)等。
計(jì)算機(jī)的內(nèi)存尋址技術(shù)和世界上的其它事物一樣都經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由笨拙到優(yōu)雅的過(guò)程。自我聽(tīng)說(shuō)計(jì)算機(jī)到今天，內(nèi)存尋址方法發(fā)生了幾次決定性的變革（“史前”的內(nèi)存尋址方法我連資料都沒(méi)由找到，真是無(wú)據(jù)可查了！），而每次變革都帶來(lái)了軟件技術(shù)的發(fā)展注入了新鮮血液。
讓我們沿著Intel公司的腳步來(lái)回顧一下歷史吧！（我實(shí)在沒(méi)機(jī)會(huì)接觸除Intel以外的處理器!!!）
20年前intel推出了一款8位處理器——8080，它有1個(gè)主累加器（寄存器A）和6個(gè)次累加器（寄存器B,C,D,E,H和L）,幾個(gè)次累加器可以配對(duì)（如組成BC, DE或HL）使用來(lái)訪問(wèn)16位的內(nèi)存地址，也就是說(shuō)8080可訪問(wèn)到64K內(nèi)的地址空間。另外那時(shí)還沒(méi)有段的概念，訪問(wèn)內(nèi)存都要通過(guò)絕對(duì)地址，因此程序中的地址必須進(jìn)行硬編碼，而且也難以重定位，因此當(dāng)時(shí)的軟件大都是些可控性弱,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，數(shù)據(jù)處理量小的工控程序。
人類從來(lái)都是不斷前進(jìn)的，很快幾年后intel就開(kāi)發(fā)出了16位的新處理器——8086，這便是內(nèi)存尋址的第一次飛躍。
8086處理器引入了一個(gè)重要概念——段。段描述了一塊有限的內(nèi)存區(qū)域，區(qū)域的起始位置存在專門的寄存器（段寄存器）中。另外8086處理器可以尋址到
系統(tǒng)所需要作的僅僅是：把16位的段地址左移動(dòng)4位后，再與16位的偏移量相加便可獲得一個(gè)20位的內(nèi)存地址，見(jiàn)圖1
圖 1
Intel內(nèi)存地址的描述形式也很貼近上圖，采用了“段地址：偏移量”的形式來(lái)描述內(nèi)存地址，比如A815:CF2D就代表段首地址在A815，段內(nèi)偏移位CF2D。
為了支持段機(jī)制，8086為程序使用的代碼段，數(shù)據(jù)段，堆棧段分別提供了專門的16位寄存器CS，DS和SS，此外還給內(nèi)存和字符串拷貝操作留下了一個(gè)目的段寄存器：ES。
段式內(nèi)存管理帶來(lái)了顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)——程序的地址不再需要硬編碼了，調(diào)試錯(cuò)誤也更容易定位了，更可貴的是支持更大的內(nèi)存地址。程序員開(kāi)始獲得了自由。
人們的欲望在繼續(xù)膨脹。intel的80286處理器于1982年問(wèn)世了，它的地址總線位數(shù)增加到了24位，因此可以訪問(wèn)到
為了和過(guò)去兼容，80286內(nèi)存尋址可以以兩種方式進(jìn)行，一種是先進(jìn)的保護(hù)模式，另一種是老式的8086方式，被成為實(shí)模式。啟動(dòng)時(shí)候處理器處于實(shí)模式只能訪問(wèn)
真正的第二次內(nèi)存尋址飛躍發(fā)生在80386身上，它近乎完美的設(shè)計(jì)將計(jì)算機(jī)技術(shù)推向了一個(gè)新高度.
80386的地址總線擴(kuò)展到了32位,可尋址空間一下擴(kuò)充為
保護(hù)模式真得是太精妙了,我恨不得用專門用一本書(shū)來(lái)討論它,但即使那樣我也擔(dān)心不能真正觸其精華。不過(guò)還是借用那句老話”簡(jiǎn)單就是美麗”,我爭(zhēng)取用最小的篇幅揭示保護(hù)模式的真實(shí)面目。
保護(hù)模式和實(shí)模式好比一對(duì)孿生兄弟,它們外貌很像,從程序角度來(lái)看幾乎看不出什么區(qū)別,它們都是通過(guò)段寄存器去訪問(wèn)內(nèi)存地址,都通過(guò)中斷和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來(lái)操作硬件,表面上能感覺(jué)得到的差異就是保護(hù)模式能訪問(wèn)的空間是
但實(shí)際上保護(hù)模式和實(shí)模式采用了兩種截然不同的思路,保護(hù)模式帶來(lái)的最可貴的優(yōu)點(diǎn)不是單純的擴(kuò)大了內(nèi)存尋址范圍,而是對(duì)內(nèi)存尋址從機(jī)制上提供了保護(hù),將系統(tǒng)的執(zhí)行空間按權(quán)限進(jìn)行了化分。
這種劃分到底會(huì)帶來(lái)那些好處啦? 我們來(lái)推敲一下吧。
如果你的機(jī)器只允許一個(gè)任務(wù)使用系統(tǒng)資源，比如說(shuō)系統(tǒng)內(nèi)存，那么你完全不需要保護(hù)資源，因?yàn)橄到y(tǒng)中再?zèng)]有什么值得你去偷窺的東西了，更別說(shuō)去破壞什么了。
可惜那樣的時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返了，如今的系統(tǒng)需要支持多個(gè)用戶同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)。為了防止你去偷看別人的任務(wù)，或惡意或由于你的荒唐行為而破壞別人的任務(wù)，系統(tǒng)有責(zé)任將每個(gè)任務(wù)隔離開(kāi)來(lái)，讓大家各自運(yùn)行在不同的空間，免收干擾。這就是保護(hù)的第一個(gè)方面——任務(wù)間保護(hù)，要做到任務(wù)間保護(hù)需要借助虛擬內(nèi)存技術(shù)（我們后面分析它），其基礎(chǔ)之一就是保護(hù)模式。
除了任務(wù)間保護(hù)外，另一個(gè)必須保護(hù)的東西就是操作系統(tǒng)本身，它可是資源調(diào)配的首腦呀！決不能讓你有機(jī)可承，擅自進(jìn)入。必須有一道鐵絲網(wǎng)，將你和操作系統(tǒng)隔離開(kāi)，使你不得越雷池一步。要想拉起這道鐵絲網(wǎng)，就需要借助保護(hù)模式中的特權(quán)級(jí)機(jī)制。操作系統(tǒng)放在高特權(quán)級(jí)里，你的任務(wù)被放在低特權(quán)級(jí)里。你沒(méi)有權(quán)利去偷看操作系統(tǒng)的內(nèi)容。有什么要求只能請(qǐng)示“領(lǐng)導(dǎo)”（就是保護(hù)機(jī)制），獲得拼準(zhǔn)后才能給你提供服務(wù)。這點(diǎn)可謂是保護(hù)模式的最直接應(yīng)用。
80386之所以能有變化多端的保護(hù)手段，追其根本源自保護(hù)模式下內(nèi)存尋址方式發(fā)生革命。傳統(tǒng)上我們知道段方式尋址時(shí)，是直接從段寄存器中取得的段的首地址，但是在保護(hù)模式中是要多經(jīng)過(guò)一次檢查手續(xù)才能獲得想要的段地址。
這里可千萬(wàn)別再說(shuō)“簡(jiǎn)單就是美了”，多了這一次中間倒手過(guò)程可是保護(hù)模式下尋址的關(guān)鍵技術(shù)所在呀。倒手的原因我想大概是因?yàn)?，雖然80386有的通用寄存器（EAX,EDI等等）被擴(kuò)充倒了32位，但是其中的段寄存器（DS,ES等）仍然只有16位，顯然不可能再用16位的段寄存器直接存放
線性地址屬于中間地址，它還需要一次轉(zhuǎn)換才能映射到實(shí)際的物理地址上（下面會(huì)看到）。線性地址長(zhǎng)成的空間稱為線性空間，它和物理地址空間結(jié)構(gòu)想同，都為32位，最大可達(dá)
這個(gè)索引指針被稱作是段選擇子(見(jiàn)圖2)，它共有16位，其中14位用來(lái)作為索引，另外2位（RPL）用來(lái)作描述請(qǐng)求特權(quán)級(jí)。通過(guò)索引從表中獲得的信息，被稱為段描述符，它含有段的相關(guān)地址信息等。
改變尋址方法的另一個(gè)原因主要是為了完成保護(hù)使命。多用戶多任務(wù)環(huán)境下，內(nèi)存尋地工作不再是簡(jiǎn)單地取得32位的內(nèi)存地址就可以直接不假思索地放到地址總線上去了讀寫(xiě)內(nèi)存了，此刻必須先要對(duì)需訪問(wèn)的地址進(jìn)行合法性檢查，看看訪問(wèn)者是不是有權(quán)利去訪問(wèn)它要求的地址。如果發(fā)現(xiàn)有非法訪問(wèn)企圖，則立刻阻止(CPU會(huì)產(chǎn)生一個(gè)一異常)這種危險(xiǎn)行為。讀到這里，多數(shù)的朋友一定要問(wèn)，靠什么進(jìn)行檢查請(qǐng)求的合法性呢？更細(xì)心的朋友還會(huì)繼續(xù)問(wèn)，檢查需要什么信息？這些信息放在那里？
考慮到尋址過(guò)程和合法性檢測(cè)過(guò)程需要在同一現(xiàn)場(chǎng)一起進(jìn)行，所以最理想是能把段地址信息和檢測(cè)合法性用到的屬性信息能放在一起(需要的空間更大了)，于是系統(tǒng)設(shè)計(jì)師門便把屬性信息和段的基地址和界限都柔和在了一起，形成了一個(gè)新的信息單元——段描述符號(hào)，它整整占用了8個(gè)字節(jié)。顯然寄存器太小，不夠存放段描述符，所以段描述符都被統(tǒng)一存在專門的系統(tǒng)段描述符號(hào)表中（GTD或LDT）保存。
說(shuō)到這里，聰明的朋友可能已經(jīng)能大概猜出段描述符表中的內(nèi)容是什么了。內(nèi)容里一定包含了段基地址、短的大小信息、段的屬性信系，而且在屬性信息里包含了還有和訪問(wèn)權(quán)限有關(guān)的信息。的確如此，下面圖示描述了段描述符的詳細(xì)信息，其中和保護(hù)關(guān)心最大的信息要數(shù)DPL了(見(jiàn)圖3)。
這種間接尋址方式不僅體現(xiàn)在普通任務(wù)尋址上，而且對(duì)于中斷處理同樣適用。傳統(tǒng)上中斷處理查詢方法是在中斷產(chǎn)生后，CPU會(huì)在中斷向量表中搜索中斷服務(wù)例程(ISR)的地址,地址形式還是段+偏移量。在保護(hù)模式中中斷產(chǎn)生后，CPU會(huì)從中斷描述符表（IDT）中根據(jù)中斷號(hào)取得中斷服務(wù)例程的段選擇子和偏移量，然后通過(guò)段選擇子從段描述附表（GDT）中獲得ISR的段信息再結(jié)合偏移量得到需要的實(shí)際物理地址。
中斷尋址過(guò)程如圖4
計(jì)算機(jī)世界和人類世界一樣最初是沒(méi)有等級(jí)之分的，但當(dāng)人類社會(huì)物質(zhì)文明逐步發(fā)達(dá)后，等級(jí)也隨之而來(lái)了；同樣當(dāng)計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用軟件越來(lái)月豐富后，這個(gè)虛擬世界也逐漸形成了級(jí)別等級(jí)。我們不去評(píng)價(jià)人類社會(huì)等級(jí)制度，我們只來(lái)看看計(jì)算機(jī)世界中的等級(jí)制度，而且只陷于保護(hù)模式中的等級(jí)制度。
80386中共規(guī)定有4個(gè)特權(quán)級(jí)，由0到3。0級(jí)別權(quán)限最高，3級(jí)最小。標(biāo)準(zhǔn)的作法是將操作系統(tǒng)核心運(yùn)行在0級(jí)，應(yīng)用程序運(yùn)行其它幾個(gè)低級(jí)別。不過(guò)為了簡(jiǎn)化操作，往往只會(huì)用到0和3兩個(gè)級(jí)別。80386中的每個(gè)段描述符號(hào)中都有DPL字段，它規(guī)定了訪問(wèn)該段的最低特權(quán)級(jí)，只用高于次特權(quán)級(jí)別的程序能有權(quán)訪問(wèn)它。所以在訪問(wèn)內(nèi)存地址時(shí)要將當(dāng)前特權(quán)級(jí)(CPL，一般來(lái)說(shuō)就是當(dāng)前代碼段的特權(quán)級(jí)別)和被訪問(wèn)段的特權(quán)級(jí)別比較，如果大于等于才允許訪問(wèn)。
處理當(dāng)前特權(quán)級(jí)別和段的特權(quán)級(jí)別外，有時(shí)還需要使用請(qǐng)求特權(quán)級(jí)別(RPL)，這個(gè)子段出自段選擇字，主要用來(lái)輔助特權(quán)保護(hù)。比如可以在訪問(wèn)某個(gè)段時(shí)，指定其請(qǐng)求特權(quán)級(jí)，那么特權(quán)檢查時(shí)，規(guī)則變?yōu)閷?span lang="EN-US" twffan="done">RPL和CPL中特權(quán)更高的那個(gè)和被訪問(wèn)段的DPL比較。例如，操作系統(tǒng)中的某個(gè)例程會(huì)把一些資料寫(xiě)到用戶段中。若沒(méi)有特別檢查，那么用戶可以把一個(gè) DPL為 0 的 段（用戶程序不能存取它）傳到操作系統(tǒng)處理例程中，因?yàn)橄到y(tǒng)例程有全權(quán)寫(xiě)入DPL為0的段，因此用戶程序就可以破壞該段中的資料了。為了避免這個(gè)問(wèn)題，系統(tǒng) API 在存取用戶傳入的段時(shí)，可以先把該段選擇子的 RPL設(shè)定成和用戶程序的 CPL 相同，就不會(huì)意外寫(xiě)入原先用戶無(wú)權(quán)存取的段了。 (
但RPL在linux好像沒(méi)被怎么用到)
虛擬內(nèi)存可是個(gè)怎么強(qiáng)調(diào)也不過(guò)分的概念，它的存在極大地方便了程序設(shè)計(jì)任務(wù)，徹底解放了程序員的手腳。下面我們就看看虛擬內(nèi)存的作用以及如何在存儲(chǔ)管理機(jī)制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)它。
我們知道程序代碼和數(shù)據(jù)必須駐留在內(nèi)存中才能得以運(yùn)行，然而系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)量很有限，往往不能容納一個(gè)完整程序的所有代碼和數(shù)據(jù)，更何況在多任務(wù)系統(tǒng)中，可能需要同時(shí)打開(kāi)子處理程序，畫(huà)圖程序，瀏覽器等很多任務(wù)，想讓內(nèi)存駐留所有這些程序顯然不大可能。因此我們能首先能想到的就是將程序分割成小分，只讓當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行它所有需要的那部分留在內(nèi)存，其它部分都留在硬盤。當(dāng)系統(tǒng)處理完當(dāng)前任務(wù)片段后，再?gòu)耐獯嬷姓{(diào)入下一個(gè)待運(yùn)行的任務(wù)片段。的確老式系統(tǒng)的確這樣處理大任務(wù)，而且這個(gè)工作是由程序員自行完成。但是隨之程序語(yǔ)源越來(lái)越高級(jí)，程序員對(duì)系統(tǒng)體系的依賴程度降低了，很少有程序員能非常清楚的駕馭系統(tǒng)體系了，因此放手讓程序員負(fù)責(zé)將程序片段化和按需調(diào)入輕則降低效率，重則使得機(jī)器崩潰；再一個(gè)原因是隨程序越來(lái)越豐富，程序行為幾乎無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，程序員自己都很難判斷下一步需要載入那段程序。因此很難再靠預(yù)見(jiàn)性靜態(tài)分配固定大小的內(nèi)存，然后再機(jī)械地輪換程序片進(jìn)內(nèi)存執(zhí)行。系統(tǒng)必須采取一種能按需分配，不要程序員干預(yù)地新技術(shù)。
虛擬內(nèi)存[1]技術(shù)就是一種由操作系統(tǒng)接管的按需動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方法，它允許程序不知不覺(jué)種使用大于實(shí)際物理的存儲(chǔ)空間(其實(shí)是將程序需要的存儲(chǔ)空間以頁(yè)的形式分散存儲(chǔ)在物理內(nèi)存和磁盤上)，所以說(shuō)虛擬內(nèi)存徹底解放了程序員,從此程序員不用過(guò)分關(guān)心程序大小和載入，可以自由編寫(xiě)程序了，繁瑣的事情都交給操作系統(tǒng)去作吧。
虛擬內(nèi)存是將系統(tǒng)硬盤空間和系統(tǒng)實(shí)際內(nèi)存聯(lián)合在一起為進(jìn)程使用,給進(jìn)程提供了一個(gè)比內(nèi)存大的多的虛擬空間。在程序運(yùn)行時(shí)，只把虛擬地址空間的一小部分映射到內(nèi)存，其余都存儲(chǔ)在硬盤上（也就是說(shuō)程序虛擬空間就等于實(shí)際物理內(nèi)存加部分硬盤空間）。當(dāng)訪問(wèn)被訪問(wèn)的虛擬地址的不在內(nèi)存時(shí)，則說(shuō)明該地址未被映射到內(nèi)存，而是被存貯在硬盤中，因此需要的虛擬存儲(chǔ)地址被隨即調(diào)入到內(nèi)存；同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存緊張時(shí)，也可以把當(dāng)前不用的虛擬存儲(chǔ)空間換出到硬盤，來(lái)騰出物理內(nèi)存空間。系統(tǒng)如此周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)——換入、換出，而用戶幾乎無(wú)法查覺(jué)，這都是拜虛擬內(nèi)存機(jī)制所賜。
Linux的swap分區(qū)就是硬盤專門為虛擬存儲(chǔ)空間預(yù)留的空間。經(jīng)驗(yàn)大小應(yīng)該是內(nèi)存的兩倍左右。有興趣的話可以使用 swapon -s 查看交換分區(qū)大小，還可以用vmstat 查看當(dāng)前每秒換入換出的數(shù)據(jù)大小(在si/so字段下)
大道理很好理解，無(wú)非是用內(nèi)存和硬盤空間合成為虛擬內(nèi)存空間。但是這一過(guò)程中反復(fù)運(yùn)行的地址映射(虛擬地址映射到物理地址)和虛擬地址換入換出卻值得仔細(xì)推敲。系統(tǒng)到底是怎么樣吧虛擬地址映射到物理地址上的呢？?jī)?nèi)存又如何能不斷的和硬盤之間換入換出虛擬地址呢？
利用段機(jī)制能否回答上述問(wèn)題呢？我們上面提到過(guò)邏輯地址通過(guò)段機(jī)制后變?yōu)橐粋€(gè)32位的地址，足以覆蓋 因?yàn)槭褂?/span>頁(yè)機(jī)制的原因，通過(guò)段機(jī)制轉(zhuǎn)換得到的地址僅僅是作為一個(gè)中間地址——線性地址了，該地址不代表實(shí)際物理地址，而是代表整個(gè)進(jìn)程的虛擬空間地址。在線性地址的基礎(chǔ)上，頁(yè)機(jī)制接著會(huì)處理線性地址映射：當(dāng)需要的線性地址（虛擬空間地址）不在內(nèi)存時(shí)，便以頁(yè)為單位從磁盤中調(diào)入需要的虛擬內(nèi)存；當(dāng)內(nèi)存不夠時(shí)，又會(huì)以頁(yè)為單位把內(nèi)存中虛擬空間的換出到磁盤上。可見(jiàn)利用頁(yè)來(lái)管理內(nèi)存和磁盤（虛擬內(nèi)存）大大方便了內(nèi)存管理的工作。毫無(wú)疑問(wèn)頁(yè)機(jī)制是虛擬內(nèi)存管理簡(jiǎn)直是“天配”。 使用頁(yè)機(jī)制， 前面我們提到了線性地址是32位。它其中高20位是對(duì)頁(yè)表的索引，低12位則給出了頁(yè)面中的偏移。線性地址經(jīng)過(guò)頁(yè)表找到頁(yè)框基地址后和低12位偏移量相加就形成了最終需要的物理地址了。 在實(shí)際使用中，并非所有頁(yè)表項(xiàng)都是被存放在一個(gè)大頁(yè)表里，因?yàn)槊總€(gè)頁(yè)表項(xiàng)4字節(jié)，如果要在一個(gè)表中存放2的20次方個(gè)頁(yè)表項(xiàng)，就需要 兩級(jí)頁(yè)表搜索如同看章回小說(shuō)，先找到在那一章里，然后在找在該章下那一節(jié)。具體過(guò)程看看下圖5。 [1] .之所以稱為虛擬內(nèi)存是和系統(tǒng)中的邏輯內(nèi)存和物理內(nèi)存而言的，邏輯內(nèi)存是站在進(jìn)程角度看到的內(nèi)存，因此是程序員關(guān)心的內(nèi)容。而物理內(nèi)存是站在處理器角度看到的內(nèi)存，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理。虛擬內(nèi)存可以說(shuō)是這映射這兩種不同視角內(nèi)存的一個(gè)技術(shù)手段。 綜上所述。地址轉(zhuǎn)換工作需要兩種技術(shù)，一是段機(jī)制，二是頁(yè)機(jī)制。段機(jī)制處理邏輯地址向線性地址映;頁(yè)機(jī)制則負(fù)責(zé)把線性地址映射為物理地址。兩級(jí)映射一同完成了從程序員看到的邏輯地址轉(zhuǎn)換到處理器看到的物理地址這一艱巨任務(wù)。 你可以將這兩種機(jī)制分別比作一個(gè)地址轉(zhuǎn)換函數(shù)，段機(jī)制的變量是邏輯地址，函數(shù)值是線性地址；頁(yè)機(jī)制的變量是線性地址，函數(shù)值是物理地址。地址轉(zhuǎn)換過(guò)程如下所示。 邏輯地址——（段函數(shù)）——>線性地址——（頁(yè)函數(shù)）——>物理地址。 雖然段機(jī)制和頁(yè)機(jī)制都參與映射，但它們分工不同，而且相互獨(dú)立互不干擾，彼此之間不必知道對(duì)方是否存在。 說(shuō)了這么多道理，下面我們結(jié)合Linux實(shí)例簡(jiǎn)要地看看段頁(yè)機(jī)制如何使用。 段機(jī)制在Linux里用得有限，并沒(méi)有被完全利用。每個(gè)任務(wù)并未分別安排各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)段，代碼段，而是僅僅最低限度的利用段機(jī)制來(lái)隔離用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)——Linux只安排了四個(gè)范圍一樣的段，內(nèi)核數(shù)據(jù)段，內(nèi)核代碼段，用戶數(shù)據(jù)段，用戶代碼段，它們都覆蓋0 每個(gè)用戶進(jìn)程都可以看到 說(shuō)到特權(quán)切換，就離不開(kāi)任務(wù)門，陷阱門/中斷門等概念。陷阱門和中斷門是在發(fā)生陷阱和中斷時(shí)，進(jìn)入內(nèi)核空間的通道。調(diào)用門是用戶空間程序相互訪問(wèn)時(shí)所需要的通道，任務(wù)門比較特殊，它不含如何地址，而是服務(wù)于任務(wù)切換（但linux任務(wù)切換時(shí)并未真正采用它，它太麻煩了）。 對(duì)于各種門系統(tǒng)都會(huì)有對(duì)應(yīng)的門描述符，和段描述符結(jié)構(gòu)類似，門描述符也是由對(duì)應(yīng)的門選擇字索引，并且最終會(huì)產(chǎn)生一個(gè)指向特定段內(nèi)偏移地址的指針。這個(gè)指針就指向的是將要進(jìn)入的入口。利用門的目的就是保證入口可控，不至于進(jìn)入到內(nèi)核中不該訪問(wèn)的位置（回憶前面講到的中斷服務(wù)程序?qū)ぶ罚渲袕闹袛嗝枋龇?hào)表中獲得的就是中斷門的描述符，而描述符則制定了具體的入口位置）。 我們前面大概談了談為什么要使用分頁(yè)，這里看看linux中如何使用分頁(yè)。 Linux中每個(gè)進(jìn)程都會(huì)有個(gè)自的不同的頁(yè)表，也就是說(shuō)進(jìn)程的映射函數(shù)互不相同，保證每個(gè)進(jìn)程虛擬地址不會(huì)映射到相同的物理地址上。這是因?yàn)檫M(jìn)程之間必須相互獨(dú)立，各自的數(shù)據(jù)必須隔離，防止信息泄漏。 另外需要注意的是，內(nèi)核作為必須保護(hù)的單獨(dú)部分，它有自己獨(dú)立的頁(yè)表來(lái)映射內(nèi)核空間(并非全部空間，僅僅是物理內(nèi)存大小的空間)，該頁(yè)表（swapper_pg_dir）被靜態(tài)分配，它只來(lái)映射內(nèi)核空間（swapper_pg_dir只用到768項(xiàng)以后的項(xiàng)——768個(gè)頁(yè)目錄可映射 那么在用戶進(jìn)程需要訪問(wèn)內(nèi)核空間時(shí)如何作呢？ Linux采用了個(gè)巧妙的方法：用戶進(jìn)程頁(yè)表的前768項(xiàng)映射進(jìn)程空間（< 
Linux分段段策略
Linux中的分頁(yè)策略
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