linux0 11之記憶體管理

其實我覺得作業系統的記憶體管理很神秘，且不說在寫應用程式時呼叫的malloc,在寫linux驅動時get_free_page,get_free_pages，kmalloc，就相當頭疼。看完linux0.11之後小有感觸，就此記下。

先說核心使用的get_free_page吧，其實get_free_page返回的是空閒頁面的實體地址，見下圖所示

物理記憶體被分割為一般大小為4kb的頁面，在核心中有乙個與總頁數大小相同的陣列，陣列對應項中儲存著對應頁面的一些基本資訊，如是否被占用，讀寫的許可權，共享等。

get_free_page函式就是在此陣列中尋找乙個沒有被使用的頁面，然後標記為在使用，然後返回該頁面的物理記憶體位址。沒錯就是實體地址，你學過作業系統，一般是不會使用實體地址，一般實體地址都是線性位址通過頁面就行轉換得來的，確實核心也不例外。先埋伏筆於此。

在linux0.11中核心的**段和資料段的限長為16mb，linux0.11所能管理的最大記憶體也就是16mb，所以核心能對每一塊記憶體訪問。核心有四個頁目錄項，總共對映16mb的記憶體。

總結一句就是在核心中，任何乙個線性位址經過頁表轉換，得到的實體地址和線性位址是一樣的（因為原因如上圖所示，核心對自己限長內的16mb都對映為與線性位址相同的實體地址，圖畫的不是很好，見諒）

所以當get_free_page返回實體地址時，核心可以直接使用實體地址作為指標，訪問對應的物理記憶體，因為實體地址和線性位址是一樣的。了然？

kmalloc其實返回的也是實體地址，如上在核心使用時直接使用，訪問對應物理記憶體，只不過它採用了一種機制，在核心中分配指定大小的物理記憶體。使用的是儲存桶原理

具體的實現我就不說了，網上有很多推薦一篇malloc儲存桶原理

在使用者程式中使用的malloc是使用者的函式庫提供的，基本原理就是最終會呼叫系統呼叫brk,增加資料區的大小，但並不在此時分配實際的物理記憶體，在實際呼叫使用的時候出現缺頁異常的時候分配記憶體，增加頁表項。

說了這麼多，理解核心分配的要點就是核心頁面中線性位址被對映到相同數值的實體地址，核心中實體地址和線性位址可以混用，對於記憶體的管理相當方便。