平面内存模型和受保护内存模型之间的区别



平面内存模型和受保护内存模型之间的区别?VxWorks支持平面内存模型,Linux也支持平面内存模式吗?

为了给出一个有意义的答案,让我们先回顾一些概念。

大多数现代处理器都具有用于多种目的的存储器管理单元(MMU)。

一个目的是在虚拟地址(CPU"看到"的地址)和物理地址(芯片实际连接的位置)之间进行映射。这叫做地址转换。

另一个目的是为某些虚拟内存位置设置访问属性(比如内存是读写、只读或不可访问)

使用MMU,您可以拥有所谓的"统一映射",其中处理器的虚拟地址与物理地址相同(即,您不使用地址转换)。例如,如果处理器访问0x10000,则它正在访问物理位置0x10000。

"平面"内存模型通常指CPU访问的任何虚拟地址都是唯一的。因此,对于32位CPU,您最多只能获得4G的地址空间。

它通常(尽管不一定)用于指代虚拟内存和物理内存之间的统一映射。

相比之下,在工作站世界中,大多数操作系统(Linux/Windows)使用"重叠"内存模型。例如,在Windows中启动的任何程序(进程)的起始地址都为0x10000。

windows怎么能让10个进程都从地址0x10000运行?

这是因为每个进程都使用MMU将虚拟地址0x10000映射到不同的物理地址。到P1可能具有0x10000=0x10000,而P2具有0x10000=0x40000等。

在RAM中,程序位于不同的物理地址,但每个进程的CPU虚拟地址空间看起来是相同的。

据我所知,Windows和标准Linux总是使用重叠的模型(即它们没有平面模型)。uLinux或其他特殊内核可能有一个平面模型。

现在,保护与平面模型与受保护模型无关。我想说的是,大多数重叠模型操作系统都会使用保护,这样一个进程就不会影响(即写入)另一个进程。

随着VxWorks6.x和实时进程的引入,即使使用平面内存模型,单个RTP也可以通过使用保护来相互保护(以及内核应用程序)。

如果不使用RTP并在vxWorks内核中运行所有内容,则不使用任何保护。


那么,保护是如何工作的(无论是在VxWorks RTP还是其他操作系统过程中)?从本质上讲,RTP/进程存在于一个"内存气泡"中,其中包含一定范围的(虚拟)地址,其中包含代码、数据、堆和其他各种内存位置。

如果RTP/Process试图访问其气泡之外的内存位置,则MMU会生成异常,并调用OS(或信号处理程序)。典型的结果是段冲突/总线异常。

但是,如果一个进程无法逃离内存泡沫,它如何将数据包发送到以太网端口?这因处理器架构而异,但本质上,用户端(RTP)套接字库(例如)会进行"系统调用",这是一种将cpu切换到内核空间和监管模式的特殊指令。此时,运行某种设备驱动程序(通常位于内核中)将数据推送到某个硬件设备。完成后,系统调用返回,我们回到RTP/进程空间运行用户代码。

操作系统负责所有MMU编程、系统调用处理等。这对应用程序来说是不可见的。

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