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一.相关概念（页帧、页框、缺页中断）

二.页表分页机制

（一）.为什么采用两级页表

（二）.两级页表分页机制

①原理：

②映射原理计算

一.相关概念（页帧、页框、缺页中断）

在linux中，创建进程时会同时创建一个mm_struct代表虚拟地址空间，再通过页表和MMU映射到内存（即物理内存）中。

首先，我们需要知道的是，linux的磁盘是以4KB为一个基本存储单元，即页帧。内存也是以4KB为基本存储单元，即页框。linux通过struct Pages结构体管理页框，页框总数是内存大小/4，因此linux中使用Pages结构体数组管理内存。

CPU运行进程前会将程序加载进内存。即磁盘数据写入内存中对应的页框，struct Pages数组对应下标位置的Pages结构体进行记录，页表再填充相关映射关系，也就是缺页中断。一切准备工作做好之后才会运行进程。

二.页表分页机制

（一）.为什么采用两级页表

linux的页表分页采用两级页表分页机制。

而没有采用单级页表直接映射到物理内存是基于空间大小的考虑。

以32位机器为例，页框的个数为4GB / 4KB也就是2^20次方个，假设一个表项占有4Byte，总共有4MB的连续空间需要使用，也就是说，每次调度进程时，这4MB的空间都要被使用。

而两级分页因为存在第二级映射，虽然两级页表加起来依旧是4MB，但这是一级页表 + 所有二级页表的和。而调度进程只需使用一级页表 + 特定的一个二级页表，因此，使用的空间要比单级页表少。

（二）.两级页表分页机制

①原理：

linux将虚拟地址的32位分为前10位、中间10位、后置12位。

前置10位作为一级页表的索引映射中间10位，中间10位作为二级页表的索引映射到内存中的页框的起始地址，再根据后置12位找到特定页框中具体地址。后置12位即页内偏移。

本质上页表只是映射到具体的页框，再根据偏移量找到物理地址。

即物理地址 = 页框起始地址 + 页内偏移量。

原理图如下：

②映射原理计算

虚拟地址前20位是两级页表的索引，共能索引出2^20次方个页框，内存共4GB即2^20次方个页框，因此正好与之一一对应。

每个页框4KB，共有4x1024个地址，即2^12次方，页内偏移即虚拟地址后12位，也是2^12次方，正好可以偏移出一个页框中全部地址。

如有错误，敬请斧正