位址空間

在作業系統中 記憶體管理 提供多種方式 將一部分記憶體分配給處理和 無須再重複使用 新型作業系統會使用位址空間區隔處理記憶體。

位址空間 代表程序用於參照記憶體的一組虛擬位址。 虛擬地址會直接對應到實際地址。Fuchsia 的用途 VMAR (虛擬記憶體位址地區) 代表位址空間。

VMAR、對應和 VMO

在 Fuchsia 中，每個程序都有根 VMAR，且能分區為 VMAR 和對應。對應指向基礎 VMO (虛擬記憶體物件)：

顯示根 VMAR、子項 VMAR、對應和 VMO

VMAR 和 VM 對應關係

VMAR 在特定程序中是連續的虛擬位址範圍」地址 聊天室：

  • VMAR 可包含子項 VMAR 和/或 VM 對應，以便用於非重疊 子區域
  • 系統會將防護位元套用至記憶體區段 (讀寫、 可執行等)
  • 他們的 WAVL 樹 想提升搜尋效率的孩子

VM 對應代表「已對應」在這個位址空間中定義範圍，例如 由實體頁面支援的位址：

  • VM 對應沒有任何子項
  • 能對應 VMO 中一系列的網頁
  • 成功的網頁搜尋結束於此

以下是可用的 VMAR 和 VM 對應系統呼叫：

另請參閱虛擬記憶體位址地區參考資料。

VMOS

VMO 是記憶體位元組的容器 這類實體含有實體頁面，可透過 VM 對應功能對應到位址空間。 以下是 VMO 的系統呼叫：

另請參閱虛擬記憶體物件參考資料。

虛擬記憶體管理員 (VMM)

虛擬記憶體管理員 (VMM) 負責維護程序位址 包括：

  • 針對虛擬位址範圍，提供指向實際頁面的指標 物件之間會對應各個項目。
  • 請確認位址範圍已設定正確的存取保護機制位元。

做法是管理 VMAR、VM 對應、VMO 和 「硬體頁面」表格。另請參閱 VMM 原始碼。

程序開始時，整個位址空間會顯示為一個 VMAR。 系統會對應位址空間的不同部分，因此 VMAR 階層樹狀結構 資料值建立及刪除樹狀結構中的節點時，會成為 VMAR 和 VM 系統隨即會建立並刪除對應關係。

節點代表 VMAR 或 VM 對應：

  • VMAR 會指向其他 VMAR 和 VM 的子項清單 落在父項 VMAR 位址範圍內的對應。
  • VM 對應會指向該 VMO 中對應的範圍 位址範圍

進一步瞭解 以視覺化方式呈現根 VMAR 的記憶體用量

VMM 會使用 位址空間版面配置隨機化 控制在位址空間內建立新的 VMAR 的位址範圍。 aslr.entropy_bits敬上 核心指令列選項可用於控制熵的位元數 隨機排列順序熵越多，就會產生稀疏器位址空間， 以擴大 VMAR 和 VM 對應關係

實體記憶體管理工具 (PMM)

實體記憶體管理工具 (PMM) 會將系統上所有可用的實體記憶體 (RAM) 壓縮為頁 藉此控管機器的執行狀況 負責為 VMO 提供免費的實體頁面 他們需要的

VMO 會按需求分頁，即網頁會隨需填入 (已修訂)。 網頁會依照撰寫時的樣子獲得認可。在此之前，未修訂的網頁會 是由系統上的單一實體零網頁所呈現。這可避免 為尚未存取的頁面分配記憶體，或只為尚未存取的網頁分配記憶體 讀取資料

VMO 也能使用 使用者空間呼叫器 根據需求填入 VMO 中的特定內容 例如從磁碟中的檔案讀取的內容 瞭解如何編寫使用者呼叫器。

範例：對應 VMO

如何對應 VMO：

  1. 使用 zx_vmar_root_self() 取得程序的根 VMAR 控制代碼。 例如：

    zx_handle_t vmar = zx_vmar_root_self();

  2. 使用 zx_vmo_create(...) 建立 VMO。 這會回傳 VMO 控制代碼，例如：

    const size_t map_size = zx_system_get_page_size();
zx_vmo_create(map_size, 0, &vmo);

  3. 使用 zx_vmar_allocate(...) 在父項 VMAR 中建立子項 VMAR。 這會回傳 VMAR 處理常式及其起始位址，例如：

    const size_t region_size = zx_system_get_page_size() * 10;
zx_vmar_allocate(vmar, ZX_VM_CAN_MAP_READ | ZX_VM_CAN_MAP_WRITE, 0,
                 region_size, &region, &region_addr);

    這是選擇性步驟。您也可以將 VMO 直接對應至父項

  4. 使用 zx_vmar_map(...) 在 VMAR 中對應 VMO。 此方法會傳回目前對應至 VMAR 的 VMO 起始位址， 範例：

    zx_vmar_map(region, ZX_VM_PERM_READ | ZX_VM_PERM_WRITE, 0, vmo, 0,
            map_size, &map_addr);

顯示 VMO 與根 VMAR 的對應

範例：存取 VMO 對應

在先前的範例中 假設 zx_vmar_map() 傳回 map_addr 0x4000， 如要存取對應地址 0x4000 程式碼可能如下所示：

zx_vmar_map(...&addr); // addr = 0x4000
auto arr = reinterpret_cast<int*>(addr);
arr[0] = 1; // page fault

指標解除參照會導致頁面錯誤。 為瞭解決頁面錯誤，核心會執行下列操作：

  1. 在開始程序的 VMAR 樹狀結構中搜尋 0x4000 位址 位於 root_vmar，直到找到包含該位址的 VM 對應為止。
  2. VM 對應會包含 VMO 的參照 以及 VMO 頁面清單中的偏移值 對應第一個地址。 查詢與位址 0x4000 相對應的 VMO 偏移量。
  3. 如果 VMO 在該偏移位置沒有頁面，請分配新的頁面。 假設該網頁的實際地址為 0xf000。
  4. 將虛擬地址 0x4000 的結果新增至實際地址 0xf000 「硬體頁面」表格 ArchVmAspace、 代表架構專屬頁面表格 追蹤虛擬機器所使用的虛擬與實際地址對應 MMU。

顯示 VMO 位址在 VMAR 位址範圍內