JOS虚拟内存布局
4 Gig --------> +------------------------------+
| | RW/--
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
: . :
: . :
: . :
|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| RW/--
| | RW/--
| Remapped Physical Memory | RW/--
| | RW/--
KERNBASE, ----> +------------------------------+ 0xf0000000 --+
KSTACKTOP | CPU0's Kernel Stack | RW/-- KSTKSIZE |
| - - - - - - - - - - - - - - -| |
| Invalid Memory (*) | --/-- KSTKGAP |
+------------------------------+ |
| CPU1's Kernel Stack | RW/-- KSTKSIZE |
| - - - - - - - - - - - - - - -| PTSIZE
| Invalid Memory (*) | --/-- KSTKGAP |
+------------------------------+ |
: . : |
: . : |
MMIOLIM ------> +------------------------------+ 0xefc00000 --+
| Memory-mapped I/O | RW/-- PTSIZE
ULIM, MMIOBASE --> +------------------------------+ 0xef800000
| Cur. Page Table (User R-) | R-/R- PTSIZE
UVPT ----> +------------------------------+ 0xef400000
| RO PAGES | R-/R- PTSIZE
UPAGES ----> +------------------------------+ 0xef000000
| RO ENVS | R-/R- PTSIZE
UTOP,UENVS ------> +------------------------------+ 0xeec00000
UXSTACKTOP -/ | User Exception Stack | RW/RW PGSIZE
+------------------------------+ 0xeebff000
| Empty Memory (*) | --/-- PGSIZE
USTACKTOP ---> +------------------------------+ 0xeebfe000
| Normal User Stack | RW/RW PGSIZE
+------------------------------+ 0xeebfd000
| |
| |
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
. .
. .
. .
|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~|
| Program Data & Heap |
UTEXT --------> +------------------------------+ 0x00800000
PFTEMP -------> | Empty Memory (*) | PTSIZE
| |
UTEMP --------> +------------------------------+ 0x00400000 --+
| Empty Memory (*) | |
| - - - - - - - - - - - - - - -| |
| User STAB Data (optional) | PTSIZE
USTABDATA ----> +------------------------------+ 0x00200000 |
| Empty Memory (*) | |
0 ------------> +------------------------------+ --+
- 分段只在进出内核时,用于切换特权等级.
- 使用分页功能组织进程的地址空间.
- 使用分页功能,限制进程只能访问自己的地址空间.
- 为什么将内核和当前进程映射到同一片虚拟地址空间,而不是分别映射4GB?
- JOS内存分布和XV6内存分布有什么区别?
- 为什么内核被映射到虚拟地址顶部?
- 为什么要将所有物理内存映射到顶部?为什么重复映射?
- 切换进程时,我们如何切换内存映射关系?
The UVPT
或许缩写是: Userspace Virtual Page Table
目前我们已经比较熟悉x86的二级页表的映射方式了,即通过PDX和PTX来索引物理页.
但硬件MMU是非常傻的,它做的计算如下:
pd = lcr3(); pt = *(pd+4*PDX); page = *(pt+4*PTX);
因此如果我们将page directory中的一项V的PPN设置为page directory,那么再通过PTX就可以索引到page tables.
举例说明:
- 在JOS中,V被设置为
0x3BD.也就是上图指回page directory头部的那项的index. - 对应虚拟地址
(0x3BD<<22)|(0x3BD<<12)的物理页就是page directory. - 虚拟地址前10位为
(0x3BD<<22),其后10位不为(0x3BD<<12)的虚拟地址,对应的物理地址就是各个page table. - 为了防止用户进程修改page table,因在PDE中设置用户只读.
疑问
- 不太理解用户空间为什么要直接访问页表.