深入浅出Linux页表机制（linux页表机制）

Linux是一个多用户、多任务的实时内核操作系统，为了让内存资源能够更好地高效地应用于每一个任务，Linux内核中使用了“页表”机制来对虚拟内存空间进行管理。Linux页表机制是一种映射机制，可以让操作系统把物理内存和虚拟内存之间进行映射，从而更加方便地调用物理内存。 页表通过几种不同的索引把物理内存和逻辑地址空间之间进行映射，页表中有多级页表，大概有三级，第一级页表寻址最大4G，第二级页表寻址最大2G，第三级页表寻址最大4M。

了解了页表机制，让我们来介绍实际的Linux操作系统中页表的运作。Linux系统通过虚拟内存技术来实现内存的虚拟化，它将内存空间划分为物理地址空间、内核空间和用户空间。Linux中采用的虚拟内存机制，在物理内存被大量分配时，会将某一段物理内存被映射到特定的虚拟地址，然后引用虚拟地址来完成读写等操作。从这里可以看出，按照Linux的设计理念，程序的执行过程会使用页表来完成物理地址空间到虚拟地址空间的映射工作。

Linux页表机制由于其设计简单、操作简单、提升性能的特点，被广泛的应用于多种操作系统，比如Windows、Unix等操作系统。在Linux系统中，每个进程都有一个自己独立的内存页表，页表用来管理虚拟内存空间，并将内存中的逻辑地址空间映射到物理地址空间，达到虚拟内存空间的访问。

Linux页表机制为操作系统提供了可靠的内存管理性能，从而大大提升了系统的效率，用户也能方便地使用内存资源。以上就是Linux页表机制的一些基本原理，如果你想进一步了解，可以查看Linux内核源码，这里可以看到当前内核使用的页表原理。

“`c

struct page {

unsigned long flags; // 页的标志

atomic_t _count; // 页的引用计数

struct address_space *mapping;// 这个页面隶属的抽象存储空间

};

typedef struct address_space {

struct address_space_operations *a_ops;// 对存储空间的操作集

void *host;// 所谓的host=的对象

// 例如你留的内存 就可以以某文件的inode为host 以此来确定你分到空间属于谁

uint32_t pagesize;// 单页大小

uint32_t writeback_index;// 回写索引

}address_spacce_t;

struct page_table_entry {

uint32_t present : 1;// 页存在位 0表示不存在

uint32_t writeable : 1;// 可写位

uint32_t user_access : 1;// 用户级别 0 表示内核级别，1表示用户级别

uint32_t write_through : 1;// 写后续回写位

uint32_t cache_disable : 1;// 关闭缓存

uint32_t accessed : 1;// 访问标志位

uint32_t dirty : 1;// 写入标志位

uint32_t pat0 : 1;// PAT类型，其实这个可以不存在

uint32_t global : 1;// 全局标志位

uint32_t page_index : 20;// 页号

};