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當(dāng)我們使用Linux運(yùn)行程序時(shí)，系統(tǒng)需要從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)。要訪問(wèn)內(nèi)存，程序需要知道它所需要的數(shù)據(jù)位于內(nèi)存中的哪個(gè)位置。在Linux系統(tǒng)中，我們可以通過(guò)物理地址和虛擬地址來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
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物理地址是實(shí)際存在于計(jì)算機(jī)硬件中的內(nèi)存地址，也就是說(shuō)，物理地址是由CPU生成的地址，是用于在硬件層面上處理內(nèi)存訪問(wèn)的地址。物理地址通常由硬件實(shí)現(xiàn)，是唯一的，不能改變。物理地址通常表示為十六進(jìn)制。
虛擬地址是程序通過(guò)使用的內(nèi)存地址，這個(gè)地址是由操作系統(tǒng)提供和管理的，是一種抽象的地址，它是在程序和硬件之間進(jìn)行映射的中介。虛擬地址通常表示為unsigned int類(lèi)型，通常使用十六進(jìn)制表示。
在Linux系統(tǒng)中，虛擬地址對(duì)應(yīng)著程序中的變量或指針，它是程序直接訪問(wèn)內(nèi)存的方式。虛擬地址可以在多個(gè)程序之間共享，但它并不是真正的地址，因?yàn)樗枰成涞轿锢淼刂凡拍鼙籆PU訪問(wèn)。每個(gè)程序都有自己的虛擬地址空間，并且操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)將虛擬地址映射到實(shí)際的物理地址。
在Linux系統(tǒng)中，我們使用MMU（內(nèi)存管理單元）來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射。MMU位于CPU內(nèi)部，它負(fù)責(zé)將程序請(qǐng)求的虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址，然后將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀取或?qū)懭?。MMU還負(fù)責(zé)保護(hù)內(nèi)存，防止程序訪問(wèn)不屬于它們的內(nèi)存區(qū)域。
物理內(nèi)存是指計(jì)算機(jī)上物理存在的內(nèi)存空間。物理內(nèi)存通常被稱(chēng)為RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器），主要用于存儲(chǔ)正在使用的程序和數(shù)據(jù)。物理內(nèi)存的大小是有限的，因此操作系統(tǒng)需要有效地管理物理內(nèi)存資源。為此，操作系統(tǒng)使用了一些機(jī)制來(lái)管理物理內(nèi)存，例如頁(yè)面置換、頁(yè)面共享、頁(yè)面回收等。
虛擬內(nèi)存是指操作系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程提供的一種抽象視圖，它使得每個(gè)進(jìn)程都能夠享受一定的虛擬地址空間，而不必?fù)?dān)心物理內(nèi)存的大小限制。虛擬內(nèi)存通常由操作系統(tǒng)來(lái)管理，利用了磁盤(pán)空間作為物理內(nèi)存的延伸。當(dāng)程序需要訪問(wèn)一個(gè)不存在于物理內(nèi)存中的頁(yè)面時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將該頁(yè)面從磁盤(pán)中讀取到物理內(nèi)存中。這種方式可以大大提高內(nèi)存效率。
在Linux系統(tǒng)中，使用了一些工具來(lái)查看物理地址和虛擬地址之間的映射關(guān)系。其中，/proc/PID/maps文件可以列出進(jìn)程的虛擬地址空間及其對(duì)應(yīng)的物理地址。通過(guò)這個(gè)文件，我們可以了解到進(jìn)程的內(nèi)存使用情況，以及哪些虛擬地址映射到了哪些物理地址。
：物理地址和虛擬地址是Linux系統(tǒng)中的兩個(gè)重要概念，物理地址是實(shí)際存在于計(jì)算機(jī)硬件中的地址，虛擬地址是程序通過(guò)使用的內(nèi)存地址，操作系統(tǒng)通過(guò)MMU實(shí)現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射。在Linux系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存被用作物理內(nèi)存的延伸，以提高內(nèi)存效率，同時(shí)也使用一些工具來(lái)查看物理地址和虛擬地址之間的映射關(guān)系，這對(duì)于進(jìn)程的內(nèi)存使用情況了解和優(yōu)化都是非常重要的。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- 初學(xué)Linux，linux中使用ioremap函數(shù)可以映射一個(gè)數(shù)組嗎?
初學(xué)Linux，linux中使用ioremap函數(shù)可以映射一個(gè)數(shù)組嗎?
是的，你可以使用 ioremap() 函數(shù)來(lái)映射一個(gè)物理地址的連續(xù)區(qū)域，并將其映射到一個(gè)虛凱昌擬地址的連續(xù)區(qū)域，從而訪問(wèn)整個(gè)寄存器組。在這種情況下，你可以將這個(gè)寄存器組看作是一個(gè)數(shù)組，通過(guò)訪問(wèn)返回的虛擬首地址來(lái)訪問(wèn)整個(gè)寄存器組。
下面是一個(gè)使用 ioremap() 函雹孫襪數(shù)映射一個(gè)物理地址連續(xù)區(qū)域的例子：
#define REG_ADDR_BASE 0x1000 // 寄存器組物理地址
#define REG_SIZE 0x100 // 寄存器組大小
void *virt_addr;
// 映射寄存器組物理地址到虛擬地址
virt_addr = ioremap(REG_ADDR_BASE, REG_SIZE);
// 訪問(wèn)寄存器組
u32 reg_value = readl(virt_addr + offset); // 讀取偏移量為 offset 的寄存器值
writel(reg_value, virt_addr + offset); // 向偏移量為 offset 的寄存器寫(xiě)入值
…
// 解除虛擬地址和物理地址的映射關(guān)系
ioremap_free(virt_addr);
在這個(gè)例子中，REG_ADDR_BASE 是寄存器組的起始物理地址，REG_SIZE 是寄存器組的大小。ioremap() 函數(shù)將這個(gè)物理地址區(qū)域映射到一個(gè)虛擬地址區(qū)域，并返回虛擬地址的首地址。通過(guò)對(duì)返回的虛擬地址加上偏移量，就可以訪問(wèn)整個(gè)寄存器組了。最后，使用 ioremap_free() 函數(shù)來(lái)解除虛擬地址和物理地址的映射關(guān)源激系。
你要搜素一下百度百科看看這個(gè)函數(shù)說(shuō)明就知道它本來(lái)就干這個(gè)
ioremap是內(nèi)核提供的用來(lái)映射外設(shè)寄存器到主存的函數(shù)，我們要映射的地址已經(jīng)從pci_dev中讀了出來(lái)（上一步），這樣就水到渠成的成功映射了而不會(huì)和其他地址有沖突。映射完了有什么效果呢，我舉個(gè)例子，比如某個(gè)網(wǎng)卡有100 個(gè)早巧寄存器，他們都是連在一塊的，位置是固定的，檔睜升假如每個(gè)寄存器占4個(gè)字節(jié)，那么一共400個(gè)字節(jié)的空間被映射到內(nèi)存成功后，ioaddr就是這段地址的開(kāi)頭（注意ioaddr是虛擬地址，而mmio_start是物理地址，它是BIOS得到的，肯定是物理地址，而保護(hù)模式下CPU不認(rèn)物理地址，只認(rèn)虛擬地址），ioaddr+0就是之一個(gè)寄存器的地址，行老ioaddr+4就是第二個(gè)寄存器地址（每個(gè)寄存器占4個(gè)字節(jié)），以此類(lèi)推，我們就能夠在內(nèi)存中訪問(wèn)到所有的寄存器進(jìn)而操控他們了。
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本文標(biāo)題：Linux下的物理地址和虛擬地址詳解(linux物理地址虛擬地址)
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