Linux虛擬地址到物理地址轉換過程

虛擬地址到物理地址轉換過程

虛擬地址和物理地址都被劃分了兩部分：

虛擬地址由虛擬頁面號VPN和虛擬地址偏移VA offset兩部分組成。同樣，物理地址由物理頁幀號PFN和物理地址偏移PA offset兩部分組成。

虛擬地址轉換成物理地址時，需要將VPN轉成PFN。PA offset通常就是VA offset。

所以物理地址 = PFN + VA offset

這里的核心就是VPN到PFN的映射，而VPN到PFN的映射關系是通過頁表記錄。就是說，頁表存儲了VPN和PFN的映射關系，MMU根據VPN，在頁表中找到PFN，再把PFN和VA offset相加，就得到了物理地址，從而將虛擬地址轉為物理地址。

這里要區(qū)分一下，頁表存儲了VA到PA的映射關系，所以說找到頁表就找到了物理地址。但是這個頁表是軟件提供的，MMU只負責將虛擬地址翻譯成物理地址，翻譯的依據就是頁表，MMU本身不負責創(chuàng)建頁表。所以說，在開啟MMU之前，系統(tǒng)就要提前建立好虛擬地址到物理地址的映射關系，然后保存到頁表中，這樣開啟MMU時，MMU才能正確找到對應的物理地址。

頁表在哪

頁表都存儲在物理內存中， MMU將虛擬地址轉換為物理地址，需要訪問物理內存中對應的頁表。

實際上，頁表通常就是用一個數組來表示。

這里可能會一些疑問：

疑問：放到物理內存，每次轉換都要訪問內存，速度不慢嗎？

答：慢。怎么解決呢？如果有cache是不是就很快了？是的，這塊cache就叫TLB。

疑問：都放到物理內存，占用物理內存空間不大嗎？

答：大，怎么解決？多級頁表+缺頁異常！多級頁表可以減少內存占用，而通常只需將一級頁表存儲到物理內存，查找的時候，找不到二級頁表，觸發(fā)一個缺頁異常，這時再分配頁表，從而節(jié)省內存。

關于頁表放到物理內存的問題，涉及到cache和其他的一些知識，內容很多且比較復雜，暫時不深究，知道頁表是放在內存中的即可。