其中，Linux的內存管理機制尤為出色，它不僅確保了系統的穩定運行，還極大提升了資源利用率
而“頁面映射”作為Linux內存管理的核心機制之一，更是以其精妙的設計和高效的實現，為系統的性能優化和資源調度提供了強有力的支持
本文將深入探討Linux頁面映射的工作原理、關鍵技術及其在現代操作系統中的重要地位
一、Linux內存管理概覽 在Linux系統中，內存管理是一個復雜而精細的過程，它涉及物理內存的分配、回收、保護以及虛擬內存的實現等多個方面
Linux通過一系列數據結構（如頁表、頁框、進程地址空間等）和算法（如分頁、交換、內存壓縮等），實現了對內存資源的高效管理和利用
- 分頁機制：Linux采用分頁（Paging）技術將物理內存劃分為固定大小的頁框（Page Frame），同時將進程的虛擬地址空間劃分為相同大小的頁
這種機制使得操作系統能夠以頁為單位進行內存分配和回收，提高了內存管理的靈活性和效率
- 虛擬內存：Linux為每個進程提供了獨立的虛擬地址空間，通過頁表（Page Table）將虛擬地址映射到物理地址
這種虛擬化技術不僅實現了進程的內存隔離，還允許進程使用比實際物理內存大得多的地址空間，通過交換（Swapping）和按需分頁（Demand Paging）等技術，實現了內存的動態分配和擴展
二、頁面映射的核心概念 頁面映射是Linux內存管理的重要組成部分，它實現了虛擬地址到物理地址的轉換過程，是進程訪問內存資源的橋梁
- 頁表：頁表是存儲虛擬地址到物理地址映射關系的數據結構
每個進程都有自己的頁表，它記錄了該進程所有虛擬頁對應的物理頁框信息
當進程訪問某個虛擬地址時，CPU會通過頁表查找相應的物理地址，完成地址轉換
- TLB（Translation Lookaside Buffer）：為了提高地址轉換的效率，CPU內部配備了TLB，用于緩存最近訪問過的虛擬地址到物理地址的映射
當CPU進行地址轉換時，首先會檢查TLB中是否已有該映射，如果命中，則直接獲取物理地址，否則才通過頁表進行查詢，并將結果存入TLB
- 頁面故障與缺頁中斷：當進程訪問的虛擬地址在頁表中沒有對應的物理地址映射時，會發生頁面故障（Page Fault），此時CPU會觸發缺頁中斷（Page Fault Interrupt）
操作系統
