OS 简单教程六

地址空间

• 之前应用使用物理内存，需要指定具体的地址，如 0x80400000 ，如果应用一个个执行还好，下一章会看到为了最大化 CPU 的利用率，应用往往是并行运行的，这就需要应用间线下协商。

• 如果每个应用都能通过地址访问物理内存，应用就可以为所欲为，为了安全也需要虚拟化。

• 每个应用认为自己独占地址空间那么大的内存

• 应用的地址空间从 0 开始，应用可以随便自己布局内存分布，不会影响别人

• 切换应用也要切换地址空间，包括应用和内核，所以 trap 的时候也要切换

pub struct MemorySet {
   page_table: PageTable,
   areas: Vec<MapArea>,
}

• 每个地址空间都有一个页表和若干逻辑段，页表是存储地址映射的数据结构，下节讲，单个页不好统一管理，逻辑段是一组功能相同的页的组合，用来统一管理页。

pub struct MapArea {
   vpn_range: VPNRange,
   data_frames: BTreeMap<VirtPageNum, FrameTracker>,
   map_type: MapType,
   map_perm: MapPermission,
}

• VPNRange 是一个虚拟页号的迭代器，保存了这个逻辑段下所有虚拟页号，从后面可以看到，等于所有的虚拟地址

• data_frames 保存所有的物理帧，内核和应用不同，应用才给这个字段加物理帧，因为
• 内核的内存一般不需要释放，常驻内存
• 内核采用恒等分配(后面会解释)

• map_type 指定该逻辑段的内存映射方式，到底是恒等还是映射

• map_perm 权限，脱胎于页表项的 PTEFlags ，一般一个逻辑段的虚拟地址权限相同，所以该逻辑段的所有页表项的 PTEFlags 相同

1. 内核把各个应用的内核栈放在内核地址空间，而 trap context 却放在应用地址空间，后面具体讲 trap 的时候会解释

2. 跳板是什么？后面具体讲 trap 的时候也会解释

3. 分别把代码、数据等都放在各自地址空间

4. 保护页没有映射关系，主要为了应对递归层数太多

附录：虚拟地址相关的数据结构(请一定要记住，很重要～)

• 页：每 4K 一个页

• 虚拟地址：应用访问的地址

• 物理地址：虚拟地址通过页表映射过的

• 虚拟页号：每 4K 一个页号

• 物理页号：每 4K 一个页号

• 物理帧：实际分配的物理内存