Windows内核情景分析-内存管理1

简述

现代意义上的操作系统，就必须提供对内核的保护、对不同用户程序之间的隔离，并允许软件的装入位置浮动。提供这些功能，需要由单独的内存管理来支持。

上图ALU将程序中的地址计算转换为虚拟地址（线性地址），然后通过MMU将虚拟地址转换为实际的物理地址。这些过程对于应用程序而言是透明的。虚拟地址通过段选择子内容结合偏移地址得到，虚拟地址通过MMU映射机制，通常以页为单位进行映射，建立对应关系，最终访问物理内存页面。

由于内存管理涉及的细节很多，这里只记录重要的和书中需要细思理解的部分，具体内容还是间书籍，结合着看，应该就能理解。

内核对用户空间的管理

每个进程都有自己的用户空间，其进程控制块EPROCESS中有个指针VadRoot，指向代表用户空间的数据结构。定义为：

每个进程都存在一个这样的数据结构。其中 MemoryAreaRoot所指向一颗二叉树，MEMORY_AREA结构为：

typedef struct _MEMORY_AREA
{
    PVOID StartingAddress;
    PVOID EndingAddress;
    struct _MEMORY_AREA *Parent;
    struct _MEMORY_AREA *LeftChild;
    struct _MEMORY_AREA *RightChild;
    ULONG Type;
    ULONG Protect;
    ULONG Flags;
    BOOLEAN DeleteInProgress;
    ULONG PageOpCount;
    union
    {
        struct
        {
            ROS_SECTION_OBJECT* Section;
            ULONG ViewOffset;
            PMM_SECTION_SEGMENT Segment;
            BOOLEAN WriteCopyView;
            LIST_ENTRY RegionListHead;
        } SectionData;
        struct
        {
            LIST_ENTRY RegionListHead;
        } VirtualMemoryData;
    } Data;
} MEMORY_AREA, *PMEMORY_AREA;

当需要从一个空间中分配一个地址区间时，可以通过MMCreateMemoryArea()创建一个MEMERY_AREA节点，且插入其二叉树中。上面结构成分Data是个union，如果这个区间代表一个Section，即文件映射区或共享内存区，Data就是一个SectionData数据，如果代表普通已分配内存，则为VirtualMemoryData数据结构，其RegionListHead用来维持一个区块队列，一个已分配的区间只是一个地址连续的范围，不一定具有同类型保护模式，而区块则不但地址连续，而且具有相同类型保护模式，一个区间可能具有多个区块。区块结构定义如下：

typedef struct _MM_REGION
{
    ULONG Type;
    ULONG Protect;
    ULONG Length;
    LIST_ENTRY RegionListEntry;
} MM_REGION, *PMM_REGION;

区块是由一组虚存页面构成，具有相同保护模式。所以对于内存管理有这样层次：空间，区间，区块，页面。

宏操作#define CONTAINING_RECORD(address,type,field) ((type FAR*)(\

(PCHAR)(address) - (PCHAR)(&((type *)0)->field)))

宏展开为：

((MM_REGION FAR *)((PCHAR)(current_entry) - (PCHAR)(&((MM_REGION *)0)->RegionListEntry)))

在current_entry的基础上减去RegionListEntry在MM_REGION结构内部的位移。

Windows内核情景分析-内存管理1

猜你喜欢