x86 段页式内存管理和页表映射

1 逻辑地址到物理地址的转换

1.1 转换规则

• linux 内核的地址转换规则是：从逻辑地址到线性地址，再从线性地址通过页表映射转换为物理地址
• 从逻辑地址到线性地址的转换规则是：通过段选择器找到对应的段（比如数据段、代码段等），加上段内偏移量定位到线性地址。在 linux 系统中，段基址定义为 0，所以实际上，线性地址等于逻辑地址
• 从线性地址到物理地址的转换则是通过页表映射实现

1.2 进程隔离

• 两个不同的进程中，使用相同的逻辑地址，可以访问到不同的物理地址。这是因为不同的进程可以对应不同的页目录表，从而最终定位到的物理地址也就不同

2 多级页表（以两级为例）

2.1 线性地址的划分

• 在 32 位系统中，线性地址为 32 位，被划分成 3 段，分别是：页目录表索引（10位）、页表索引（10位）、页内偏移量（12位），以此为例，实际情况可能不一样

2.2 定位页目录表

• 在CR3寄存器中，存放着页目录表的起始地址

2.3 定位页表

• 根据公式：页目录表的起始地址 + 页目录表项索引 * 4B 得到某个页目录表项，其中存放着页表的起始地址（这里 4B 是一个页目录表项的大小，视具体情况而定）

2.4 定位物理地址

• 根据公式：页表基址 + 页表项索引 * 4B 得到某个页表项，其中存放着物理地址的基址（这里 4B 是一个页表项的大小，视具体情况而定）
• 根据公式：物理地址基址 + 页内偏移量，从而得到逻辑地址对应的实际物理地址