Linux VM虚拟存储器系统（读书笔记）

Linux虚拟存储器系统（读书笔记）

之前学了一段时间JOS的Env，对Linux的进程来说，每个进程有个进程控制块PCB。进程的消亡，就是Linux通过控制PCB进行的。

内核虚拟存储器包含内核中的代码和数据结构。内核虚拟存储器的某些区域被映射到所有进程共享的物理页面。例如，每个进程共享内核的代码和全局数据结构。下面这个图和JOS很像。高位属于kernel地址，低位留给user application。

内核为系统中的每个进程维护一个单独的任务结构(源代码中的task_struct)。任务结构中的元素包含或者指向内核运行该进程所需要的所有信息(例如，PID，指向用户栈的指针、可执行的目标文件的名字以及程序计数器)。

task_struct中的一个条目指向mm_struct，它描述了虚拟存储器中的当前状态。其中pgd指向第一级页表(页全局目录)的基址，而mmap指向一个vm_area_struct(区域结构)的链表，其中每个vm_area_structs都描述了当前虚拟地址空间的一个区域(area)。当内核运行这个进程时，它就将pgd存放在CR3控制寄存器中。

####在JOS中使用lcr3(physics address)来记录地址。

一个具体区域结构包含下面的字段：

vm_start：指向这个区域的起始处。 vm_end：指向这个区域的结束处。 vm_prot：描述这个区域的内包含的所有页的读写许可权限。 vm_flags：描述这个区域内页面是与其他进程共享的，还是这个进程私有的(还描述了其他一些信息)。 vm_next：指向链表中下一个区域结构。 共享页面

共享对象的关键点在于即使对象被映射到了多个共享区域，物理存储器也只需要存放共享对象的一个拷贝。

#####一个共享对象(注意，物理页面不一定是连续的。)

#####私有对象是使用一种叫做写时拷贝(copy-on-write)的巧妙技术被映射到虚拟存储器中的。对于每个映射私有对象的进程，相应私有区域的页表条目都被标记为只读，并且区域结构被标记为私有的写时拷贝。

其中有些函数比较重要.

• mmap函数要求内核创建一个新的虚拟存储器区域是，最好是从地址start开始的一个区域，并将文件描述符fd指定的对象的一个连续的片(chunk)映射到这个新区域。连续的对象片大小为length字节，从距文件开始处偏移量为offset字节的地方开始。start地址仅仅是一个暗示，通常被定义为NULL。