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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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页全局目录包含若干页上级目录的地址，页上级目录又依次包含若干页中间目录的地址，而页中间目录又包含若干页表的地址。每一个页表项指向一个页框。线性地址因此被分成五个部分。图中没有显示位数，因为每一部分的大小与具体的计算机体系结构有关。
对于没有启用物理地址扩展的32位系统，两级页表已经足够了。从本质上说Linux通过使“页上级目录”位和“页中间目录”位全为0，彻底取消了页上级目录和页中间目录字段。不过，页上级目录和页中间目录在指针序列中的位置被保留，以便同样的代码在32位系统和64位系统下都能使用。内核为页上级目录和页中间目录保留了一个位置，这是通过把它们的页目录项数设置为1，并把这两个目录项映射到页全局目录的一个合适的目录项而实现的。
启用了物理地址扩展的32 位系统使用了三级页表。Linux 的页全局目录对应80x86的页目录指针表（PDPT），取消了页上级目录，页中间目录对应80x86的页目录，Linux的页表对应80x86的页表。
最终，64位系统使用三级还是四级分页取决于硬件对线性地址的位的划分。
那么，为什么Linux是如此地热衷使用分页技术而对分段机制表现得那么地冷淡呢，因为Linux的进程处理很大程度上依赖于分页。事实上，线性地址到物理地址的自动转换使下面的设计目标变得可行：
• 给每一个进程分配一块不同的物理地址空间，这确保了可以有效地防止寻址错误。
•区别页（即一组数据）和页框（即主存中的物理地址）之不同。这就允许存放在某个页框中的一个页，然后保存到磁盘上，以后重新装入这同一页时又被装在不同的页框中。这就是虚拟内存机制的基本要素。
每一个进程有它自己的页全局目录和自己的页表集。当发生进程切换时，Linux把cr3控制寄存器的内容保存在前一个执行进程的描述符中，然后把下一个要执行进程的描述符的值装入cr3寄存器中。因此，当新进程重新开始在CPU上执行时，分页单元指向一组正确的页表。
把线性地址映射到物理地址虽然有点复杂，但现在已经成了一种机械式的任务。本章下面的几节中列举了一些比较单调乏味的函数和宏，它们检索内核为了查找地址和管理叶表所需的信息；其中大多数函数只有一两行。也许现在你就想跳过这部分，但是知道这些函数和宏的功能是非常有用的，因为在以后章节的讨论中你会经常看到它们。
2.4 线性地址字段处理
下列宏简化了页表处理：
PAGE_SHIFT
指定Offset字段的位数；当用于80x86处理器时，它返回的值为12。由于页内所有地址都必须放在Offset字段，因此80x86系统的页的大小是212 =4096字节。PAGE_MASK宏产生的值为0xfffff000，用以屏蔽Offset字段的所有位。
PMD_SHIFT
指定线性地址的Offset和Table字段的总位数；换句话说，是页中间目录项可以映射的区域大小的对数。PMD_SIZE宏用于计算由页中间目录的一个单独表项所映射的区域大小，也就是一个页表的大小。PMD_MASK宏用于屏蔽Offset字段与Table字段的所有位。当PAE被禁用时，PMD_SHIFT 产生的值为22（来自Offset 的12 位加上来自Table 的10 位），PMD_SIZE产生的值为222 或 4 MB，PMD_MASK产生的值为 0xffc00000。相反，当PAE被激活时，PMD_SHIFT 产生的值为21(来自Offset的12位加上来自Table的9位)， PMD_SIZE 产生的值为221 或2MB以及PMD_MASK产生的值为 0xffe00000。大型页不使用最后一级页表，所以产生大型页尺寸的LARGE_PAGE_SIZE宏等于PMD_SIZE(2PMD_SHIFT)，而在大型页地址中用于屏蔽Offset字段和Table字段的所有位的LARGE_PAGE_MASK宏，就等于PMD_MASK。
PUD_SHIFT
确定页上级目录项能映射的区域大小的对数。PUD_SIZE宏用于计算页全局目录中的一个单独表项所能映射的区域大小。PUD_MASK宏用于屏蔽Offset字段，Table字段，MiddleAir字段和UpperAir字段的所有位。在80x86处理器上，PUD_SHIFT总是等价于PMD_SHIFT，而PUD_SIZE则等于4MB或2MB。
PGDIR_SHIFT
确定页全局页目录项能映射的区域大小的对数。PGDIR_SIZE宏用于计算页全局目录中一个单独表项所能映射区域的大小。PGDIR_MASK宏用于屏蔽Offset,Table，Middle Air及Upper Air的所有位。当PAE 被禁止时，PGDIR_SHIFT产生的值为22（与PMD_SHIFT 和PUD_SHIFT 产生的值相同），PGDIR_SIZE 产生的值为 222或 4 MB，以及 PGDIR_MASK 产生的值为0xffc00000。相反，当PAE被激活时，PGDIR_SHIFT 产生的值为30 (12 位Offset 加 9 位Table再加9位 Middle Air), PGDIR_SIZE 产生的值为230 或 1GB以及PGDIR_MASK产生的值为0xc0000000。
PTRS_PER_PTE, PTRS_PER_PMD, PTRS_PER_PUD以及PTRS_PER_PGD
用于计算页表、页中间目录、页上级目录和页全局目录表中表项的个数。当PAE被禁止时，它们产生的值分别为1024，1，1和1024。当PAE被激活时，产生的值分别为512，512，1和4。 |
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