作者: sunmoon
进来忙得不得了,这时才体会出工作和在学校真的不同.有时候自己想做的事,很难如愿.不过我这
一段时间没有太偷懒.对于linux 的386 保护模式,内存管理,作了一个初步的学习.当初学习操作
系统课时老觉得理论没用. 如今,真的时间了,才知道理论知识是多么的缺乏.也许是书到用时方恨少
闲话少说
目前,linux 被移植到了各种机器上.如apple 等.但我个人认为linux的真正魅力.还是在i386机器
上.因为llinus前辈在写linux 时的初衷,就是在386 平台上实现类unix的os
linux使用了intel 80386系列处理器的”保护模式”.操作系统的资源的管理和分配.由80386硬件存
储管理和保护机制实现
虚拟存储器,是一种扩种内存的设计方案.他来源于当初主存非常昂贵的年代.用到了程序的局部性
原则,即程序在运行时没有必要全部装入内存.支部当前要运行的那一部分调入内存即可
实际上,整个存储系统是 由 高速缓存--- 内存--- 硬盘 等多级存储介质构成的,但这对程序原始
透明的,比如我们在程序中执行这样一天指令
mov bx ,1997
mov ax ,[bx]
这样地址是1997 的内容背拷贝到了ax ,这样由程序产生的地址时虚地址.这个地址与实际的物理
地址是不同的.要有这个地址转换到实际的物理地址,就需要有一个转换机制.通常叫做MMU的硬件
单元完成这个任务
所谓的保护机制就是在这个基础上进行的.它的目的是要使不同的程序段互不干涉.系统进程与用
户进程严格分开已达到系统安全与多用户多进程的要求.在linux 中通过给不同的任务分配不同的
虚拟地址到物理地址的映射.来实现不同任务的切换与保护.同时.linux “可能”是把系统进程与用
户进程分开(我不太确定,可能是把系统进程的地址控制在100000以内?,当然在iipv通行中的共享
内存,由于操作不当可能产生不可预料的后果).
另外,linux对统一任务也进行了不同程度的保护.它使用优先级来决定的.比如内核的优先级是0,
系统调用 :1 库:2 用户进程3.在程序对某一个数据段进行读写的时候,.应县检查优先级,.在决定
它运行的优先级或存取权限.
我想,这个优先级一定会和struct_task 的某些表示调度优先级的参数关联.
对于内存管理,通常是有段式,页式和段页式三种方式.在这里讨论的使者两种方式的虚拟-物理转
换机制的不同.因为linux实行的是段页式内存管理.因此这两种映射机制,也就必须都存在
段式管理,使用了一系列的可改变大小的地址集合进行管理.它的好处是,可以充分利用物理内存.
缺点是难以管理,
通常在c 中 我们可以这样定义一个段(此定义只是解释段的概念,linux中绝不是如此)
typedef stucrt duan
{
struct duan * next ,*pre ;/*所所需指针*/
int tag;
iint begin ,end /*始末点*/
int size;
data data ; /*内容*/
……..
}
以上实在是实际内存中可能用到的段的数据结构.而我们在保护模式中,所谓的段是保护管理.大体
上和汇编语言中基址寻址有些相似:他是实现虚拟-物理地址转换的基础(说白了,我个人认为,把所
有的段定义成一样大就是页,不过实际上我还没看linux 是怎样做的,所以千万不要被我误导)
段 有一个基址 (base address)规定了在线性物理内存中的开始地址
有一个限制位,(limit) 表示段内最大偏移量,(也就是大小)
段的属性 (attribute) 表示该段是否会被读写
这3 个属性,包含在段的描述符中
所谓的描述符.是一个8个子节的存储单元,其结构大概如下:
字节0 -----0―7 位描述苻
字节1 ------8―15位描述符
字节2 -----0―7 位基址
字节3 -----8―15 位基址
字节4 -----16―24 段基址
字节5 -----存储权限的字节
字节6 -----G│ D│0│0│ 16-19位段界限
字节7 -----31-―24 段基址
其中第五个字节,是存取权字节,它包含有好几个标志位,用来标志该段是在内存中,还是没有.后者
该段是用户段或者是系统段之类的.被人水平有限.在此不一一说明.希望有兴趣的朋友可以查一下
资料,将给我们大家听
在系统段中.有一个字节.可以来定义系统段的类型,好像是有16类 像标志为有效的386.TSS,386中
断门,386陷阱门等等,在此不一一介绍.在此要弄清楚两个名次 TSS(系统状态标) LDT(局部描述
标),在相关的资料中,经常会碰到
在LINUX的内核中有一系列的描述苻表.像全局描述苻表(GDT),中断描述苻表(IDT)还有上面介绍的
LDT等等,在他们中间.定义了系统可用的描述苻,中断门,等等.它的作用是使得机器的兼容性得到保证
在LDT 中.则定义了一些和具体的任务相联系的代码段,数据段等等.描述苻表的内数据结构大致如下:
typedef struct desc_struct
{
unsigned long a,b;
}
后面用以下两行完成了描述苻表的定义以及外部描述苻的定义:
desc_table[256]; //定义了可以在局部描述苻表中的最大描述苻量
extern dessc_table idt,gdt //外部的描述变量
至此,关于linux的分段机制大体上节讲解完毕了,剩下的就是在寄存器与选择器之间的映射,还有
一些寻址方法
这部分内容,大概和中讲的大同小异,在此不多费唇舌
