【Linux】进程的页表详解

引入

按照之前对页表的理解，假设页表存储一对映射关系需要 10 字节（32bit虚拟地址+32bit物理地址+其他属性如权限、是否加载到内存等等），假设页表存储满，那么页表占有的空间将会是 40GB，要 10 个物理内存才能存下。显然页表的结构不是简单的序列。

页表的真实结构

• 页表是一个多级结构，分为页目录（一级页表），和二级页表。
• 我们把一个 32 位的虚拟地址分为 3 个部分 32 = 10 + 10 + 12，其中第一个 10 位二进制对应的十进制数就是页目录的下标。页目录中的项目叫页目录表项，里面存储的是二级页表的地址。
• 根据页目录就能索引到二级目录。二级目录项目叫页表表项，里面存储的是物理地址的起始地址。32 = 10 + 10 + 12，其中第二个 10 位二进制对应的十进制数就是二级页表的下标。
• 根据二级页表就能索引到物理地址的起始地址。物理地址是按大小为 4 KB 的页框为基本单位构成的，0 到 4 KB 正好一一对应 12 bit 位的二进制数从全 0 到全 1。
• 我们把 32 = 10 + 10 + 12 的 12 作为偏移量，加上二级页表存储的物理地址的起始地址，最终找到了 32 位的虚拟地址对应的物理地址。
• 这种结构的页表，最大只有 1 MB 多一点。
• 重新理解缺页中断：页目录指向的二级目录不存在或二级目录没有建立映射关系

cpu 中的 cr3 寄存器保存的是页目录的地址，cr2 寄存器保存引起缺页中断或异常的虚拟地址

对变量的更深入的理解

一切变量，不管是什么类型（就算是类类型，归根到底是由函数和内置类型组成的），都只存储它占有的内存中地址最低的地址，称为起始地址。变量的类型可以理解为偏移量，起始地址+偏移量就可以从内存完整的读取变量。起始地址+偏移量就是 x86 cpu 的特点。