10、深入解析内存寻址与分页机制

深入解析内存寻址与分页机制

1. 进程页表

进程的线性地址空间分为两部分：
- 线性地址从 0x00000000 到 0xbfffffff，进程在用户模式或内核模式下均可寻址。
- 线性地址从 0xc0000000 到 0xffffffff，仅当进程在内核模式下运行时才可寻址。

当进程在用户模式下运行时，发出的线性地址小于 0xc0000000；在内核模式下运行时，执行内核代码，发出的线性地址大于或等于 0xc0000000。不过，某些情况下，内核必须访问用户模式线性地址空间来检索或存储数据。

PAGE_OFFSET 宏的值为 0xc0000000，这是进程线性地址空间中内核所在的偏移量。页全局目录中映射低于 0xc0000000 线性地址的前几个条目（禁用 PAE 时为前 768 个条目，启用 PAE 时为前 3 个条目）的内容取决于具体进程。相反，其余条目对于所有进程应该相同，并且等于主内核页全局目录的相应条目。

2. 内核页表

内核维护一组供自己使用的页表，以所谓的主内核页全局目录为根。系统初始化后，这组页表不会被任何进程或内核线程直接使用，主内核页全局目录的最高条目是系统中每个常规进程页全局目录相应条目的参考模型。

2.1 内核页表初始化的两个阶段

内核初始化自己的页表分两个阶段进行：
- 第一阶段 ：内核创建一个有限的地址空间，包括内核的代码和数据段、初始页表以及用于一些动态数据结构的 128 KB 空间。这个最小地址空间足以将内核安装到 RAM 中并初始化其核心数据结构。
- 第二阶段