深入剖析：Linux 虚拟地址空间的作用与原理解析（linux虚拟地址空间）
Linux虚拟地址空间的作用与原理解析
以下的文章将深入剖析 Linux 虚拟地址空间的作用与原理，并通过相关示例代码展示具体的实现细节。在 Linux 平台上，虚拟地址空间包括一系列逻辑地址，其抽象结构与实际物理地址一一对应。对此实现，Linux 将内存抽象成了两层：用户空间和内核空间。前者用于用户进程运行，后者用于内核服务和管理。
虚拟地址空间的概念可以解决如下两个问题：
1.如何在物理内存中实现多任务(multi-tasking)？
2.如何将用户进程的虚拟内存空间映射到物理内存？
一种常用的解决方案是使用页面管理 (Page Management) 技术。如下图所示：
该图描绘了由虚拟地址空间抽象出来的地址转换关系：从用户空间虚拟地址段开始，分别经过多道门，最后将其转换到物理内存的物理地址段，由 CPU 进行最终访问指令的执行。
首先，我们需要针对进程地址空间分配系统资源。具体来说，需要选择pid agent的实现，这需要内核分配逻辑地址空间与物理地址空间，以及页面管理相关的算法（如设置二级页表表项），如下代码所示：
“`c
//设置page表表项
void __set_page_entry_table(struct page *page)
{
unsigned long entry;
unsigned long flags;
entry = pfn_to_page(page);
entry |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_USER;
entry &= ~(_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED);
local_irq_save(flags);
__set_entry(entry);
local_irq_restore(flags);
}
在该过程中，需要一系列连续的逻辑地址空间作为用户进程虚拟内存空间。与此同时，页面管理算法则实现将每个虚拟化的物理内存地址映射到用户虚拟内存地址的连续映射。
通过 Linux 内核中的虚拟地址空间，实现了以上的常见的需求，如：任务切换，访存管理，缓存等，大大减少了物理内存与操作系统间的复杂性。
总而言之，虚拟地址空间在 Linux 中，起到了一个关键性的作用：实现了用户空间和内核空间之间的分离，以及逻辑地址和物理地址之间的映射关系，使得操作系统的访存管理及其任务切换表现更为可控，从而提升系统的内存使用率。
