Linux内核页表及页表缓存原理

一、相关概念

【页】：进程中的块。
【页框】：内存中的块。
【页表】：特殊数据结构，存放系统空间的页表区域（存放逻辑页与物理页帧的对应关系）。每个进程都有自己的页表，PCB 表中有指针指向页表。

二、页表项

（1）逻辑地址（页号，偏移量），逻辑地址就是虚拟地址。比如二级页表的页表项如下：

（2）物理地址（页框号，偏移量）。映射关系如下：

三、页表缓存

【页表缓存】：CPU 内存管理单元（MMU），处理器制造厂商在内存管理单元中增加的一个高速缓存（称为页表缓存）。作用将虚拟地址转换成物理地址。

四、它们的关系

1. 页表由多个页表项构成，页表中每一行为一个页表项。
2. 页框号：专门用于存储虚拟页面对应的物理页面。
3. 页表项由硬件设计。
4. 页目录，为页表提供目录（二维结构），支持多级查找。当一个应用程序在CPU上运行时，需要将页目录的起始地址放到寄存器中（因为虚拟地址的转换过程需要偏移量）。
5. MMU的工作过程：CPU 获取虚拟地址–>MMU 查询页目录–>MMU 查询页表–>MMU 获取页表项–>MMU 获取到物理页面编号–>MMU 获取物理地址。