如何查看虚拟内存中每个进程维护的页表 - Linux？答案

【问题标题】：How can I see a page-table maintained by each process in Virtual Memory - Linux?如何查看虚拟内存中每个进程维护的页表 - Linux？
【发布时间】：2013-11-17 12:42:40
【问题描述】：

在虚拟内存概念中——每个进程维护自己的页表。此页表将虚拟地址映射到内核虚拟地址。此内核虚拟地址将地址转换为物理 RAM。我知道有一个内核虚拟地址 - vm area struct。这个 vm area struct 最终将这个地址映射到 Physical 地址。当我做 cat /proc//maps - 我看到虚拟地址到物理地址的直接映射。因为它将地址映射到文件 - 使用 inode。因此，它看起来是硬盘上的地址、文件描述符、主次编号。 RAM上有一些地址。所以，我可以说我看不到虚拟地址映射到内核虚拟地址的表。我想看看那张桌子。我怎么能看到呢？它不应该在内核空间中。因为当进程访问内存时，假设内存 - 0x1681010 那么这应该被转换为内核虚拟内存地址。最后，这个地址应该被翻译成物理内存地址。

【问题讨论】：

物理地址在用户空间没有意义。每次你要求它时它都可能改变，或者根本不存在。 /proc/maps 中的映射仅告诉您已为您的进程提供的虚拟地址空间区域。
在访问内存时没有从虚拟地址到“内核虚拟内存”的转换——这就是为什么你看不到这种转换，它不存在。只有虚拟内存到物理内存的转换正在进行。
好的，我已经提到了这个链接 - users.nccs.gov/~fwang2/linux/lk_addressing.txt 。此链接的摘录是“为了访问任何物理页面，该页面必须在进程的页表中 - 每个进程都有自己的页表。那是根据。” ----这意味着每个进程都维护自己的页表。如何将虚拟内存转换为物理地址。绝对它需要一个页表。它如何访问该页表？这个页表在哪里？用户空间不能访问内核空间——记住。这意味着页表应该在用户空间中。

标签： c++ c linux linux-kernel virtualization

【解决方案1】：

不，Linux kernel 维护进程页表（但不维护进程本身）。 Processes 只看到virtual memory 彻底他们的address space。进程使用一些syscalls，例如mmap(2) 或 execve(2)，更改他们的地址空间。

物理地址和页表以及处理和管理MMU是内核的业务，它实际上提供了一些“abstract machine”（以虚拟地址空间、系统调用作为原子基本操作等）。 .) 到用户应用程序。应用程序看不到原始 (x86) 硬件，而只能看到内核给出的 user mode。某些硬件资源和指令对它们不可用（它们仅在user space 中运行）。

^{页表是由内核管理的，实际上不同的进程可能使用不同的——或者有时是相同的——页表。（所以由内核管理的context switches 可能需要重新配置MMU）。你不在乎，（并且用户进程看不到页表）内核会管理它们。}

不，/proc/self/maps 不显示任何有关物理地址的信息，仅显示虚拟地址。内核可以随时将进程从一个内核移动到另一个内核，将页面从一个物理（非虚拟）地址移动到另一个，等等。并且应用程序通常看不到这个（他们可能会使用mincore(2)、getcpu(2) 和通过proc(5) 来查询这个...）

应用程序不应关心物理内存或interrupts，如page faults（只有内核关心这些；有时通过发送信号）。

^{虚拟地址到物理地址的转换发生在 MMU 中。通常，它是成功的（可能是透明地访问页表），处理器在总线上将转换后的物理地址（对应于用户模式机器指令处理的某个虚拟地址）发送到 RAM。当 MMU 无法处理时，会发生页面错误，由内核处理（可以换入某些页面，发送SIGSEGV，执行上下文切换等...）}

另请参阅processor architecture、instruction set、page table、paging、translation lookaside buffer、cache、x86 和 x86-64 维基页面（并点击我给你的所有链接）。

【讨论】：

我在顶部添加了一个 cmets。我对答案不满意。我已经提到了一个链接。如果页表在内核空间中，那么在内核空间上运行的进程如何访问页表？假设 char * a; memcpy(a,13,1); . a的地址是什么。如果我们打印，我们会得到虚拟地址。但实际上，在地址 a 上复制时，它会获得 RAM 上的物理地址。因此，它需要一个页表来将该地址转换为物理地址。它不能访问内核空间——记住用户不能直接访问内核空间。它需要系统调用。
进程无法访问内核空间。只有内核在内核空间中工作。用户进程仅通过系统调用与内核交互。用户进程看不到物理地址，所以不要关心它们。
进一步补充，我不认为每次内存访问都会有来自用户空间的系统调用来转换地址。
否，由 MMU 处理。内核处理页面错误。大多数访问直接（通过 MMU）到内存，但它们使用的是虚拟地址（MMU 已成功将其转换为某个物理地址）。
在 Basile，如果你这样说，我同意，那么进程内存地址如何转换为物理地址？只是从过程的角度思考。一个进程正在尝试访问一个虚拟地址，比如 0x1681010。这应该被翻译成物理地址。翻译将如何发生，映射表-页表在哪里？如果它在内核中，那么它需要调用系统调用。如果没有，那么我应该能够通过用户空间查看页表。