Linux系统的内存管理机制(Linux物理地址和虚拟地址解析)

在Linux操作系统中,物理地址和虚拟地址是两种不同的内存寻址方式,它们在内存管理和进程隔离方面发挥着重要作用。

了解它们之间的区别有助于更好地理解Linux系统的内存管理机制。

图片[1]-Linux系统的内存管理机制(Linux物理地址和虚拟地址解析)-不念博客

虚拟地址(Virtual Address):

虚拟地址是操作系统为每个进程分配的地址空间,这些地址对进程来说是透明的,每个进程都认为自己独占了整个地址空间。

操作系统使用虚拟地址来实现进程间的内存隔离,确保一个进程不能直接访问另一个进程的内存。

虚拟地址还可以简化内存管理,使操作系统能够在需要时将内存页面置换到磁盘。

在32位Linux系统中,每个进程的虚拟地址空间大小为4GB(2^32字节)。

在64位Linux系统中,虚拟地址空间要大得多,可以达到256TB(2^48字节)或更大。

物理地址(Physical Address)

物理地址是实际RAM(随机存取存储器)中的地址,这些地址用于访问物理内存,包括RAM和其他硬件设备。

物理地址空间大小取决于实际安装的物理内存量。

Linux操作系统通过内存管理单元(MMU,Memory Management Unit)将虚拟地址转换为物理地址。

MMU使用一种称为分页(paging)的技术,将虚拟地址空间分割成大小固定的单元(通常为4KB),称为页(page)。

同样,物理内存也被分割成称为页帧(page frame)的单元。

MMU通过维护一个称为页表(page table)的数据结构来跟踪虚拟地址到物理地址的映射。

总结

虚拟地址和物理地址在Linux内存管理中起到了关键作用。

虚拟地址为每个进程提供了独立的地址空间,实现了内存隔离,物理地址则代表实际内存的位置。

操作系统通过MMU和分页技术将虚拟地址映射到物理地址,以支持高效的内存管理。

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