Linux内核学习

系统启动流程:

1、CPU上电
2、内部电路控制CPU去0xFFFFFFF0这个位置取指令,
就是在这16个bytes中存着一个小程序把BIOS加载到内存某个位置
3、jmp跳到BIOS,BIOS会将某种启动方式的启动程序加载到0x7c00处
(比如说用U盘启动,它会把U盘最开始的512个字节加载到0x7c00处)
4、jmp跳到512个字节mbr程序,mbr读取磁盘的内容,并加载到0x8200处
5、jmp调到0x8200处,系统从实模式转为保护模式,然后将kernel加载到系统
(kernel开始用c写)
实模式 :实模式的“实”体现在程序中用到的地址都是真实的物理地址
保护模式 :保护模式下,CPU的32条地址线全部有效,可寻址高达4G字节的物理地址空间; 但是我们的内存寻址方式还是得兼容老办法(这也是没办法的,有时候是为了方便,有时候是一种无奈),即(段基址:段偏移量)的表示方式。当然此时CPU中的通用寄存器都要换成32位寄存器(除了段寄存器,原因后面再说)来保证寄存器能访问所有的4GB空间。

image.png

image.png

一、内存管理

内核空间和用户空间

  1. 64位操作系统的寻址空间(线性地址空间)为2的64次方,通常而言,操作系统虚拟地址空间无需这么大的空间,于是通常设定64位系统的虚拟地址寻址空间大小是48位,也就是 256T ,32位操作系统的寻址空间是4G,由此分析

  2. MMU是内存管理单元,物理内存和进程使用的内存(虚拟内存)有一种映射关系,用进程为单位映射,不同进程可以使用相同的虚拟内存,相同虚拟内存可映射到不同的物理内存上。
    mmu通过分段分页,把虚拟地址映射到物理内存上

分页机制:
采用分页内存管理时,内存就分成大小相同的页,一页就是内存管理的基本单位。一般来说,一页的大小为4k。页的基地址4k对齐。
x86的32位处理其分页内存管理模式有三个要素:页目录、页表和页。
想要访问一块内存区域,需要一个线性地址,这个地址应包含页目录信息、页表信息和页信息。

如果64位系统,则是4层分页


image.png

经过内存转换之后,最终得到内存的物理地址,获取的内容就是物理地址中的内容
伙伴系统:
在内核初始完成之后,内存管理的责任就由伙伴系统来承担,伙伴系统基于一种相对简单的算法,它主要用于管理内存中的页。
伙伴系统的分配器维护空闲页面所组成的块,这里每一块都是2的n次幂个页面(2^n,n称为阶)见图伙伴系统。

伙伴系统按阶来分配内存,分配内存时,首先从相应阶中查找是否有空闲内存,如果有则使用相应阶的内存,如果没有就向n+1阶申请内存。
n+1阶申请的页面将脱离开n+1阶的空闲链表,将其拆分为2个等大的n阶页面放入n阶的空闲链表中,这两个分配下来的内存称为伙伴。
回收内存与申请相反。

slab首先通过伙伴系统分配整数页个内存,再将也划分位更小的区域来管理,伙伴系统是Linux内存管理的基础。


image.png

cpu内存寻址通过分段进行
一个段:基地址+段界限+类型
虚拟地址:在段中的偏移地址
线性地址:基地址+偏移地址
物理地址:线性地址分页后得到的地址(如果没有开启分页机制,线性地址就=物理地址)

cow:在我们写代码malloc完以后,并没有马上占用那么大的物理内存,而仅仅是维护上面的虚拟地址空间而已,只有在真正需要的时候才分配物理内存,这就是COW(COPY-ON-WRITE:写时复制)技术,

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 201,784评论 5 474
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,745评论 2 378
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 148,702评论 0 335
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,229评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,245评论 5 363
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,376评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,798评论 3 393
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,471评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,655评论 1 295
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,485评论 2 318
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,535评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,235评论 3 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,793评论 3 304
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,863评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,096评论 1 258
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,654评论 2 348
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,233评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容