關(guān)注“技術(shù)簡說”（頭條同名），帶你由淺入深學(xué)習(xí)linux內(nèi)核源碼。linux內(nèi)核開發(fā)100講免費教程，每晚下午9點準(zhǔn)時更新，敬請收看。進(jìn)我主頁點”視頻“欄目即可觀看。
在后面《邏輯地址、虛擬地址、線性地址和化學(xué)地址大掃盲》一節(jié)我們談到了：
cpu在訪問某個邏輯地址的數(shù)據(jù)的時侯須要先把這種邏輯地址轉(zhuǎn)換為線性地址，之后再把線性地址轉(zhuǎn)換為化學(xué)地址，這樣能夠真正的訪問到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而我們也提到了在linux系統(tǒng)中，邏輯地址跟線性地址是一致的（也可以理解成是相同的）。所以邏輯地址轉(zhuǎn)換成化學(xué)地址，雖然就差一個環(huán)節(jié)了，那就是線性地址到化學(xué)地址的轉(zhuǎn)換，那我們明天就來看這部份內(nèi)容。
Linux內(nèi)核里把線性地址轉(zhuǎn)換成化學(xué)地址是通過頁表映射來實現(xiàn)的。頁表映射具體還可以分為二級頁表、三級頁表等，而且原理是相同的邏輯地址和物理地址的轉(zhuǎn)換，五級頁表只是比二級頁表多了一個中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)而已。本文以二級頁表的映射機(jī)制來做說明。原理圖如下：
二級頁表映射機(jī)制
名詞解釋：
Page:頁目錄表，本文稱作一級頁表，表里的內(nèi)容叫頁目錄表項。
PageTable：頁表，本文稱作二級頁表，表里的內(nèi)容叫頁表項。
本文的講解以32位系統(tǒng)為例，在32位系統(tǒng)中，線性地址寬度為32bits，總大小4G。
線性地址的界定
從上圖可以看出，linux把32的線性地址界定成了3段：
想想看：從線性地址經(jīng)過2次查詢加上1次匯總，是不是就得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)地址？
線性地址到化學(xué)地址轉(zhuǎn)換
然而，這個時侯，你們對細(xì)節(jié)還是不太了解的，由于我們還不太清楚這個頁目錄表（Page）和頁表（PageTable）里存的一條一條的都是哪些？
頁目錄里表和頁表
我們剛才講過頁目錄表（一級頁表）里保存的是1024個頁目錄表項，二級頁表里保存的是1024個頁表項，但是每位頁目錄表項和頁表項的大小都是4個字節(jié)。那這種頁目錄表項和頁表項的格式如何的呢？
P--位0，是存在（）標(biāo)志，用于指明表項對地址轉(zhuǎn)換是否有效。P=1表示有效；P=0表示無效。在頁轉(zhuǎn)換過程中，假如說涉及的頁目錄或頁表的表項無效，則會造成一個異常。
R/W--位1，是讀/寫（Read/Write）標(biāo)志。假如等于1，表示頁面可以被讀、寫或執(zhí)行。假如為0，表示頁面只讀或可執(zhí)行。當(dāng)處理器運(yùn)行在超級用戶特權(quán)級（級別0、1或2）時，則R/W位不起作用。頁目錄項中的R/W位對其所映射的所有頁面起作用。
U/S--位2是用戶/超級用戶（User/）標(biāo)志。假如為1，這么運(yùn)行在任何特權(quán)級上的程序都可以訪問該頁面。假如為0，這么頁面只能被運(yùn)行在超級用戶特權(quán)級（0、1或2）上的程序訪問。頁目錄項中的U/S位對其所映射的所有頁面起作用。
A--位5是已訪問（）標(biāo)志。當(dāng)處理器訪問頁表項映射的頁面時，頁表表項的這個標(biāo)志都會被置為1。當(dāng)處理器訪問頁目錄表項映射的任何頁面時，頁目錄表項的這個標(biāo)志都會被置為1。處理器只負(fù)責(zé)設(shè)置該標(biāo)志，操作系統(tǒng)可通過定期地復(fù)位該標(biāo)志來統(tǒng)計頁面的使用情況。
D--位6是頁面已被更改（Dirty）標(biāo)志。當(dāng)處理器對一個頁面執(zhí)行寫操作時，才會設(shè)置對應(yīng)頁表表項的D標(biāo)志。處理器并不會更改頁目錄項中的D標(biāo)志。
AVL--該數(shù)組保留特供程序使用。處理器不會更改這幾位，之后的升級處理器也不會。
高20位是化學(xué)地址頁面的基地址。
轉(zhuǎn)換過程
cpu先將32位線性地址分為三段，高10位，中間10位，低12位。
用高10位的值作為索引在頁目錄表里找到相應(yīng)的頁目錄表項，頁目錄表項里記錄了二級頁表的化學(xué)地址
用中間10位的值作為索引在二級頁表（步驟1得到了二級頁表的化學(xué)地址）里找到相應(yīng)的化學(xué)顯存基地址。
化學(xué)顯存的基地址左移12位加上線性地址的低12位，就得到了最終的化學(xué)地址。
缺頁
在須要訪問某一個頁表或頁面時，首先要檢測P位，若P為1,表明該頁表或頁面存在于化學(xué)儲存器中，則可以直接訪問它們。若P為0,表明該頁表或頁面不在化學(xué)儲存器中，這時分頁機(jī)制將發(fā)出缺頁中斷訊號，導(dǎo)致操作系統(tǒng)步入中斷處理解釋器，把所需的頁面從外存（例如c盤）調(diào)入顯存。
須要強(qiáng)調(diào)，80x86處理器在P位為0時，對頁表和頁目錄表的表項其它位不做任何解釋，此時那些位可以由軟件自行使用和解釋，Linux就借助此特點，在其它位中儲存該頁面在交換空間的地址。
當(dāng)新頁面調(diào)入化學(xué)顯存時，若沒有空閑的數(shù)學(xué)頁面可用，須要從該進(jìn)程占用的化學(xué)頁面中選擇某一頁淘汰，選中某一頁面淘汰時，須要檢測D位，當(dāng)D為1時，表明該頁面已被更改過邏輯地址和物理地址的轉(zhuǎn)換，須要把它寫回外存。D=0時，表明該頁面從未更改，可以直接淘汰而不需寫回外存，訪問位A可以用于實現(xiàn)頁面淘汰的有關(guān)算法。
關(guān)注“技術(shù)簡說”（頭條同名），帶你由淺入深學(xué)習(xí)linux內(nèi)核源碼。linux內(nèi)核開發(fā)100講免費教程，每晚下午9點準(zhǔn)時更新，敬請收看。進(jìn)我主頁點”視頻“欄目即可觀看。