Linux内存管理主要涉及分段机制的实现

一、物理地址、虚拟地址和线性地址

主板上所安装的物理内存条所提供的存储区域被称作物理内存空间，其中每个存储单元对应的实际位置称为物理地址；应用程序员所感知的存储区域则被定义为虚拟地址空间，该空间中的定位信息即为虚拟地址。线性地址空间指的是一个连续且未分段的区域，其范围从0至4GB，其中任何一个具体数值均代表线性地址空间中的绝对位置。

MMU（内存管理单元）是一种硬件模块，由两个组成部分构成：分段组件（即分段机制）以及分页组件（即分页机制）。其中，分段机制用于将虚拟地址转换为对应的线性地址；而分页机制则负责将线性地址映射至实际的物理地址。

二、段机制

在虚拟地址空间中，段作为基本构成单位存在。为了实现映射功能，必须通过段机制将一个特定的虚拟地址转换为对应的线性地址。

1、段描述符

为了完成上述映射过程，需要使用一种数据结构，并且该结构需涵盖以下三个关键要素：

（1）基址：表示线性地址空间中某一特定段的起始位置。

（2）界限（Limit）：在虚拟地址空间中用于界定该段内允许访问的最大偏移量。

（3）保护属性：用于描述该段的相关特性。例如是否允许读取或写入操作、是否可作为程序执行代码以及所处的权限等级等。

如图2.5所示，在虚拟地址空间中某一偏移量位于0至Limit之间时，其所对应的整个区间将被映射到线性地址空间中从Base至Base+Limit的位置范围之内。

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