Linux內核頁表及頁表緩存原理是什么

一、相關概念

【頁】：進程中的塊。
【頁框】：內存中的塊。
【頁表】：特殊數據結構，存放系統空間的頁表區域（存放邏輯頁與物理頁幀的對應關系）。每個進程都有自己的頁表，pcb 表中有指針指向頁表。

二、頁表項

（1）邏輯地址（頁號，偏移量），邏輯地址就是虛擬地址。比如二級頁表的頁表項如下：

（2）物理地址（頁框號，偏移量）。映射關系如下：

三、頁表緩存

【頁表緩存】：CPU 內存管理單元（MMU），處理器制造廠商在內存管理單元中增加的一個高速緩存（稱為頁表緩存）。作用將虛擬地址轉換成物理地址。

四、它們的關系

1. 頁表由多個頁表項構成，頁表中每一行為一個頁表項。

2. 頁框號：專門用于存儲虛擬頁面對應的物理頁面。

3. 頁表項由硬件設計。

4. 頁目錄，為頁表提供目錄（二維結構），支持多級查找。當一個應用程序在CPU上運行時，需要將頁目錄的起始地址放到寄存器中（因為虛擬地址的轉換過程需要偏移量）。

5. MMU的工作過程：CPU 獲取虛擬地址–>MMU 查詢頁目錄–>MMU 查詢頁表–>MMU 獲取頁表項–>MMU 獲取到物理頁面編號–>MMU 獲取物理地址。